ТАНИЛЦУУЛГА

1.1. Ерөнхий заалтууд

ОХУ-ын "Мал эмнэлгийн тухай" хууль нь мал эмнэлгийн үндсэн чиг үүргийг "мал, амьтны өвчлөл, түүнийг эмчлэхээс урьдчилан сэргийлэх, малын гаралтай бүрэн, аюулгүй малын гаралтай бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, хүн амыг өвчнөөс хамгаалахад чиглэсэн шинжлэх ухааны мэдлэг, практик үйл ажиллагааны чиглэлээр" тодорхойлсон. хүн амьтанд нийтлэг"

Эдгээр хэд хэдэн асуудлыг биотехнологийн аргыг ашиглан шийддэг.

Биотехнологийн тодорхойлолтыг 1978 онд байгуулагдсан Европын биотехнологийн холбоо нэлээд бүрэн өгсөн байдаг. Энэ тодорхойлолтын дагуу биотехнологимикробиологи, биохими, генетик, генийн инженерчлэл, дархлаа судлал, химийн технологи, багаж хэрэгсэл, механик инженерчлэлийн салбарын мэдлэгийг ашиглахад үндэслэн биологийн объект (бичил биетэн, амьтан, ургамлын эдийн эс) эсвэл молекул (нуклейн) ашигладаг шинжлэх ухаан юм. хүчил, уураг, фермент) , нүүрс ус гэх мэт) хүн, амьтанд ашигтай бодис, бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэх.

"Биотехнологи" хэмээх бүх зүйлийг бүхэлд нь хамарсан нэр томьёо нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдөх хүртэл хэрэглээний микробиологи, хэрэглээний биохими, ферментийн технологи, биоинженерчлэл, хэрэглээний генетик, хэрэглээний биологи гэх мэт нэрсийг биологитой хамгийн нягт холбоотой олон төрлийн технологид хамааруулж байв.

Биотехнологийн шинжлэх ухааны ололтыг ашиглах нь орчин үеийн шинжлэх ухааны хамгийн өндөр түвшинд явагддаг. Зөвхөн биотехнологи л харьцангуй хямд, хүртээмжтэй, нөхөн сэргээгдэх материалаас төрөл бүрийн бодис, нэгдлүүдийг гаргаж авах боломжийг олгодог.

Байгалийн бодис, нэгдлээс ялгаатай нь зохиомлоор нийлэгжүүлсэн бодисууд нь их хэмжээний хөрөнгө оруулалт шаарддаг, амьтан, хүний ​​биед муу шингэдэг, өндөр өртөгтэй байдаг.

Биотехнологи нь бичил биетэн, вирусыг ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь амьдралынхаа явцад бидэнд шаардлагатай бодисууд болох витамин, фермент, амин хүчил, органик хүчил, спирт, антибиотик болон бусад биологийн идэвхт нэгдлүүдийг бий болгодог.

Амьд эс нь зохион байгуулалтын бүтэц, үйл явцын уялдаа холбоо, үр дүнгийн нарийвчлал, үр ашигтай, оновчтой байдлаараа ямар ч ургамлаас давуу юм.

Одоогийн байдлаар бичил биетнийг гурван төрлийн биотехнологийн процесст ашигладаг.

Биомасс үйлдвэрлэхэд;

Бодисын солилцооны бүтээгдэхүүн (жишээлбэл, этанол, антибиотик, органик хүчил гэх мэт) авах;

Байгалийн ба антропоген гаралтай органик болон органик бус нэгдлүүдийг боловсруулахад зориулагдсан.

Өнөөдөр биотехнологийн үйлдвэрлэлээр шийдвэрлэх гэж байгаа эхний төрлийн үйл явцын гол ажил бол фермийн амьтан, шувууны тэжээл дэх уургийн дутагдлыг арилгах явдал юм. Ургамлын гаралтай уурагуудад амин хүчлүүд, ялангуяа үнэ цэнэтэй гэж нэрлэгддэг амин хүчлүүд дутагдалтай байдаг.

Хоёрдахь бүлгийн биотехнологийн үйл явцын гол чиглэл нь хоол хүнс, газрын тос, мод боловсруулах үйлдвэр гэх мэт янз бүрийн үйлдвэрлэлийн хог хаягдлыг ашиглан бичил биетний синтезийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх явдал юм.

Төрөл бүрийн химийн нэгдлүүдийг биотехнологийн аргаар боловсруулах нь байгальд экологийн тэнцвэрт байдлыг хангах, хүний ​​​​хог хаягдлыг боловсруулах, байгальд үзүүлэх антропоген нөлөөллийг хамгийн их хэмжээгээр бууруулахад чиглэгддэг.

Аж үйлдвэрийн хэмжээнд биотехнологи нь дараахь салбаруудыг ялгаж салгаж болох салбар юм.

Нэхмэлийн үйлдвэрлэлийн полимер, түүхий эд үйлдвэрлэх;

Метанол, этанол, био хий, устөрөгчийн үйлдвэрлэл, тэдгээрийг эрчим хүч, химийн үйлдвэрт ашиглах;

Уураг, амин хүчил, витамин, фермент гэх мэт үйлдвэрлэл. мөөгөнцөр, замаг, бактерийг их хэмжээгээр тариалах замаар;

Хөдөө аж ахуйн ургамал, амьтны ашиг шимийг нэмэгдүүлэх;

Гербицид ба биоинсектицид авах;

Малын шинэ үүлдэр, ургамлын сорт, ургамал, амьтны гаралтай эдийн эсийн өсгөвөр ургуулах ажилд генийн инженерийн аргыг өргөнөөр нэвтрүүлэх;

Үйлдвэрийн болон ахуйн хог хаягдал, бохир усыг дахин боловсруулах, бичил биетэн ашиглан бордоо үйлдвэрлэх;

Газрын тос, хөрс, усыг бохирдуулдаг химийн бодисын хортой ялгаруулалтыг дахин боловсруулах;

Эмчилгээ, урьдчилан сэргийлэх, оношлох эм (вакцин, ийлдэс, антиген, харшил үүсгэгч, интерферон, антибиотик гэх мэт) үйлдвэрлэх.

Бараг бүх биотехнологийн процессууд нь янз бүрийн бүлгийн бичил биетний үйл ажиллагаатай нягт холбоотой байдаг - бактери, вирус, мөөгөнцөр, бичил харуурын мөөгөнцөр гэх мэт хэд хэдэн онцлог шинж чанартай байдаг.

1. Бичил биетний нийлэгжилтийн үйл явц нь дүрмээр бол олон үе шаттай үйлдвэрлэлийн нэг хэсэг бөгөөд биосинтезийн үе шатны зорилтот бүтээгдэхүүн нь ихэвчлэн зах зээлд байдаггүй бөгөөд цаашдын боловсруулалтанд ордог.

2. Бичил биетнийг тариалахдаа ихэвчлэн асептик нөхцлийг хадгалах шаардлагатай байдаг бөгөөд энэ нь тоног төхөөрөмж, харилцаа холбоо, түүхий эд гэх мэтийг ариутгах шаардлагатай болдог.

3. Бичил биетний тариалалт нь үйл явцын явцад физик-химийн шинж чанар нь ихээхэн өөрчлөгдөж болох нэг төрлийн бус системд явагддаг.

4. Технологийн процесс нь системд биологийн объект байгаа тул өндөр хэлбэлзэлтэй байдаг, i.e. бичил биетний популяци.

5. Бодисын солилцооны бүтээгдэхүүний бичил биетний өсөлт, биосинтезийн зохицуулалтын нарийн төвөгтэй байдал, олон хүчин зүйлийн механизм.

6. Нарийн төвөгтэй байдал, ихэнх тохиолдолд үйлдвэрлэлийн шим тэжээлийн бодисын чанарын болон тоон найрлагын талаархи мэдээлэл дутмаг.

7. Зорилтот бүтээгдэхүүний агууламж харьцангуй бага.

8. Үйл явцын өөрийгөө зохицуулах чадвар.

9. Бичил биетний өсөлт, зорилтот бүтээгдэхүүний биосинтезийн оновчтой нөхцөл нь үргэлж давхцдаггүй.

Бичил биетүүд хүрээлэн буй орчноос бодис хэрэглэж, ургаж, үржүүлж, шингэн ба хийн бодисын солилцооны бүтээгдэхүүнийг ялгаруулж, улмаар тариалалтын процесс явагддаг системд (биомасс эсвэл бодисын солилцооны бүтээгдэхүүний хуримтлал, бохирдуулагчийн хэрэглээ) өөрчлөлтийг хийдэг. Тиймээс бичил биетнийг биотехнологийн системийн гол элемент гэж үзэж, түүний үйл ажиллагааны үр ашгийг тодорхойлдог.

1.2. Биотехнологийн хөгжлийн түүх

Сүүлийн 20 жилийн хугацаанд биотехнологи нь бусад шинжлэх ухаанаас давуу талтай байдгаараа аж үйлдвэрийн түвшинд шийдвэрлэх амжилт гаргасан нь судалгааны шинэ аргуудыг хөгжүүлж, шинжлэх ухаанд урьд өмнө мэдэгдээгүй боломжуудыг нээж өгсөн үйл явцыг эрчимжүүлсэнтэй ихээхэн холбоотой юм. биологийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, биологийн идэвхт бодисыг ялгах, тодорхойлох, цэвэрлэх арга.

Хүний нийгэм үүсч хөгжихийн хэрээр биотехнологи үүсч хөгжсөн. Түүний үүсэх, үүсэх, хөгжлийг нөхцөлт байдлаар 4 үе болгон хувааж болно.

1. Эмпирик үе буюу балар эртний үе нь хамгийн урт бөгөөд ойролцоогоор 8000 жилийг хамардаг бөгөөд үүнээс МЭӨ 6000 гаруй жилийг хамардаг. болон МЭ 2000 орчим. Тэр үеийн эртний хүмүүс талх, шар айраг болон бусад зарим бүтээгдэхүүнийг биотехнологийн гэж ангилдаг техник, аргыг зөн совингоор ашигладаг байв.

Месопотамийн анхны оршин суугчид (орчин үеийн Иракийн нутаг дэвсгэрт) Шумерчууд тухайн үед цэцэглэн хөгжсөн соёл иргэншлийг бий болгосон нь мэдэгдэж байна. Тэд исгэлэн зуурмагаар талх хийж, шар айраг исгэх урлагийг эзэмшсэн. Олж авсан туршлага нь үеэс үед дамжиж, хөрш зэргэлдээ ард түмэнд (Асиричууд, Вавилончууд, Египетчүүд, эртний Хиндучууд) тархаж байв. Уксус нь хэдэн мянган жилийн туршид мэдэгдэж байсан бөгөөд эрт дээр үеэс гэртээ бэлтгэгдсэн байдаг. Дарс үйлдвэрлэх анхны нэрэлтийг 12-р зуунд хийсэн; үр тарианы архи анх 16-р зуунд үйлдвэрлэгдсэн; шампанск нь 18-р зуунаас хойш мэдэгдэж байсан.

Эмпирик үе нь айраг, даршилсан байцаа, зөгийн балтай согтууруулах ундаа, тэжээлийн дарш үйлдвэрлэх зэрэг орно.

Тиймээс эрт дээр үеэс хүмүүс бичил биетний талаар юу ч мэдэхгүй байж биотехнологийн процессыг практикт ашигладаг байсан. Эмпиризм нь ашигтай ургамал, амьтдыг ашиглах практикт бас онцлог байв.

1796 онд биологийн хамгийн чухал үйл явдал болсон - Э.Женнер түүхэн дэх анхны үхрийн цэцэг өвчний эсрэг вакциныг хүмүүст хийжээ.

2. Биотехнологийн хөгжлийн этиологийн үе нь 19-р зууны хоёрдугаар хагасыг хамардаг. мөн 20-р зууны эхний гуравны нэг. (1856 - 1933). Энэ нь шинжлэх ухааны микробиологийг үндэслэгч Францын агуу эрдэмтэн Л.Пастерийн (1822 - 95) гайхалтай судалгаатай холбоотой юм.

Пастер исгэх бичил биетний шинж чанарыг тогтоож, хүчилтөрөгчгүй нөхцөлд амьдрах боломжийг баталж, вакцинаас урьдчилан сэргийлэх шинжлэх ухааны үндэслэлийг бий болгосон.

Мөн энэ хугацаанд түүний шилдэг шавь нар, хамтран зүтгэгчид, хамтран ажиллагсад нь Э.Дюклос, Э.Ру, Ш.Э. Чамберлан, I.I. Мечников; Р.Кох, Д.Листер, Г.Риккетс, Д.Ивановский болон бусад.

1859 онд Л.Пастер шингэн шим тэжээлт орчин бэлдэж, Р.Кох 1881 онд ариутгасан төмсний зүсмэлүүд болон агар тэжээлийн орчинд бактерийг үржүүлэх аргыг санал болгожээ. Үүний үр дүнд микробын бие даасан шинж чанарыг баталж, тэдгээрийг цэвэр өсгөврөөр олж авах боломжтой болсон. Түүгээр ч зогсохгүй төрөл зүйл бүрийг шим тэжээлт орчинд үржүүлж, холбогдох үйл явцыг (исгэх, исэлдүүлэх гэх мэт) нөхөн үржихэд ашиглаж болно.

2-р үеийн ололт амжилтуудын дунд дараахь зүйлийг онцгойлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

1856 он - Чехийн лам Г.Мендель шинж тэмдгүүдийн давамгайлах хуулиудыг нээж, эцэг эхээс үр удамд дамждаг салангид хүчин зүйл хэлбэрээр удамшлын нэгжийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн;

1869 он - Ф.Милер лейкоцитуудаас "нуклейн" (ДНХ) тусгаарлав;

1883 - И.Мечников эсийн дархлааны онолыг боловсруулсан;

1984 он - Ф.Леффлер сахуу өвчний үүсгэгч бодисыг ялгаж, тариалсан;

1892 - Д.Ивановский вирусыг нээсэн;

1893 - В.Оствальд ферментийн катализаторын үйл ажиллагааг бий болгосон;

1902 - Г.Хаберланд ургамлын эсийг шим тэжээлийн уусмалд тариалах боломжийг харуулсан;

1912 - C. Neuberg исгэх үйл явцын механизмыг нээсэн;

1913 - Л.Михаэлис, М.Ментен нар ферментийн урвалын кинетикийг боловсруулсан;

1926 - Х.Морган удамшлын хромосомын онолыг томъёолсон;

1928 он - Ф.Гриффит бактери дахь "хувиргах" үзэгдлийг тодорхойлсон;

1932 - М.Нолл, Э.Руска нар электрон микроскоп зохион бүтээжээ.
Энэ хугацаанд шахсан хүнсний бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэж эхэлсэн.

мөөгөнцөр, түүнчлэн тэдгээрийн бодисын солилцооны бүтээгдэхүүн - ацетон, бутанол, нимбэг, сүүн хүчлүүд, Франц улс бохир усыг микробиологийн аргаар цэвэрлэх био суурилуулалтыг бий болгож эхлэв.

Гэсэн хэдий ч ижил насны их хэмжээний эсийн хуримтлал нь маш их хөдөлмөр шаардсан үйл явц хэвээр байв. Тийм ч учраас биотехнологийн салбарын олон асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд тэс өөр арга барил шаардлагатай болсон.

3. Биотехникийн үе - 1933 онд эхэлж 1972 он хүртэл үргэлжилсэн.

1933 онд А.Клюйвер, А.Х. Перкин "Хөгц мөөгөнцөр дэх бодисын солилцоог судлах арга" бүтээлээ хэвлүүлсэн бөгөөд үүнд техникийн үндсэн аргууд, мөөгөнцөрийг гүн тариалах явцад олж авсан үр дүнг үнэлэх арга барилыг тусгасан болно. Процессыг ариутгасан нөхцөлд явуулахыг баталгаажуулсан том хэмжээний битүүмжилсэн төхөөрөмжийг биотехнологид нэвтрүүлж эхэлсэн.

Антибиотикийн үйлдвэрлэл үүсч хөгжих үед (1939-1945 оны Дэлхийн 2-р дайны үед, өвчтөнүүдийг эмчлэхэд нянгийн эсрэг эм яаралтай шаардлагатай үед) үйлдвэрлэлийн биотехнологийн тоног төхөөрөмжийг хөгжүүлэхэд онцгой хүчтэй түлхэц болсон. халдвар авсан шархтай).

Тухайн үед олсон биотехнологи, техникийн салбар дахь дэвшилтэт бүх зүйл биотехнологид тусгагдсан:

1936 он - шаардлагатай тоног төхөөрөмжийг зохион бүтээх, бий болгох, практикт нэвтрүүлэх үндсэн ажлууд, түүний дотор гол нь биореактор (исгэгчийн, тариалагч);

1942 - М.Делбрюк, Т.Андерсон нар анх электрон микроскоп ашиглан вирусыг харсан;

1943 он - пенициллинийг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд үйлдвэрлэсэн;

1949 он - Ж.Ледерберг онд коньюгацийн үйл явцыг нээсэн Э.колли;

1950 он - Ж.Монод микробыг тасралтгүй хяналттай тариалах онолын үндсийг боловсруулж, М.Стефенсон, И.Молек, М.Иерусалимский,
И.Работнова, И.Помозова, И.Баснакян, В.Бирюков;

1951 - М.Тейлер шар чичрэгийн эсрэг вакцин бүтээжээ;

1952 - В.Хейс плазмидыг удамшлын хромосомоос гадуурх хүчин зүйл гэж тодорхойлсон;

1953 - Ф.Крик, Ж.Уотсон нар ДНХ-ийн бүтцийг тайлав. Энэ нь эсийн бүтээгдэхүүн, эсийг өөрсдөө олж авахын тулд янз бүрийн гарал үүсэлтэй эсийг их хэмжээгээр тариалах аргыг боловсруулахад түлхэц болсон;

1959 он - Японы эрдэмтэд цусан суулга нянгаас антибиотикт тэсвэртэй плазмид (К-фактор) илрүүлсэн;

1960 он - С.Очоа, А.Корнберг нар нуклеотидуудыг полимер гинжин хэлхээнд “хөндлөн холбох” буюу “нааж” чаддаг уурагуудыг тусгаарлаж, улмаар ДНХ-ийн макромолекулуудыг нэгтгэсэн. Ийм нэг ферментийг Escherichia coli-аас тусгаарлаж, ДНХ полимераз гэж нэрлэсэн;

1961 он - М.Ниренберг генетикийн эхний гурван үсгийг уншив
амин хүчлийн фенилаланины код;

1962 - X. Корана функциональ генийг химийн аргаар нэгтгэсэн;

1969 - М.Беквит, С.Шапиро нар 1ac опероны генийг ялгаж авсан. Э.колли;

- 1970 он - хязгаарлалтын фермент (хязгаарлалтын эндонуклеаз) тусгаарлагдсан.

4. 1972 онд П.Берг ДНХ молекулын анхны рекомбинацийг бий болгосноор генийн инженерчлэлийн үе эхэлсэн бөгөөд үүгээрээ нянгийн удамшлын материалыг зорилтот аргаар удирдах боломжийг харуулсан.

Мэдээжийн хэрэг, Ф.Крик, Ж.Уотсон нарын ДНХ-ийн бүтцийг бий болгох суурь ажил байгаагүй бол биотехнологийн салбарт орчин үеийн үр дүнд хүрэх боломжгүй байсан. Тодорхой ферментийн үйл ажиллагаа, ДНХ-ийн хуулбарлах механизмыг тодруулах, тусгаарлах, судлах нь генийн инженерчлэлийн заль мэх дээр суурилсан биотехникийн процессыг боловсруулахад шинжлэх ухааны хатуу хандлагыг бий болгоход хүргэсэн.

Судалгааны шинэ аргыг бий болгох нь 4-р үед биотехнологийг хөгжүүлэх зайлшгүй урьдчилсан нөхцөл байв.

1977 он - М.Максам, В.Гилберт нар ДНХ-ийн анхдагч бүтцийг химийн задралаар шинжлэх аргыг боловсруулж, Ж.Сэнгер
- төгсгөлийн нуклеотидын аналогийг ашиглан полимеразыг хуулбарлах замаар;

1981 он - моноклональ эсрэгбиеийн анхны оношлогооны иж бүрдлийг АНУ-д ашиглахыг зөвшөөрсөн;

1982 - Escherichia coli эсээр үйлдвэрлэсэн хүний ​​инсулин худалдаанд гарсан; технологи ашиглан гаргаж авсан амьтдад зориулсан вакциныг Европын орнуудад хэрэглэхийг зөвшөөрсөн
рекомбинант ДНХ; генийн инженерчлэлийн интерферон, хавдрын үхжил үүсгэгч хүчин зүйл, интерлейкин-2, хүний ​​соматотроп гормон гэх мэтийг боловсруулсан;

1986 он - К.Муллис полимеразын гинжин урвал (ПГУ) аргыг боловсруулсан;

1988 он - ПГУ-д зориулсан тоног төхөөрөмж, оношлогооны иж бүрдэл их хэмжээгээр үйлдвэрлэж эхэлсэн;

1997 он - Анхны хөхтөн амьтдыг (Долли хонь) ялгасан соматик эсээс хувилав.

Дотоодын шилдэг эрдэмтэд Л.С. Ценковский, С.Н. Вышелесский, М.В. Лихачев, Н.Н. Гинзбург, С.Г. Колесов, Я.Р. Коляков, Р.В. Петров, В.В. Кафаров болон бусад хүмүүс биотехнологийн хөгжилд үнэлж баршгүй хувь нэмэр оруулсан.

4-р үеийн биотехнологийн хамгийн чухал ололтууд:

1. Зорилтот, суурь судалгаанд үндэслэсэн (антибиотик, фермент, амин хүчил, витамин үйлдвэрлэгчидтэй хамт) эрчимтэй процессыг хөгжүүлэх (өргөн цар хүрээтэй биш).

2. Супер үйлдвэрлэгчдийг олж авах.

3. Генийн инженерчлэлийн технологид тулгуурлан хүнд шаардлагатай төрөл бүрийн бүтээгдэхүүнийг бий болгох.

4. Байгальд урьд өмнө байгаагүй ер бусын организмуудыг бий болгох.

5. Биотехнологийн системийн тусгай тоног төхөөрөмжийг боловсруулж хэрэгжүүлэх.

6. Түүхий эдийг дээд зэргээр ашиглах, эрчим хүчний хэрэглээ багатай биотехнологийн үйлдвэрлэлийн процессыг автоматжуулах, компьютержуулах.

Биотехнологийн дээрх ололт амжилтууд одоо улсын эдийн засагт хэрэгжиж байгаа бөгөөд ойрын 10-15 жилийн хугацаанд хэрэгжинэ. Ойрын ирээдүйд биотехнологийн тулгын шинэ чулууг тодорхойлж, шинэ нээлт, дэвшил биднийг хүлээж байна.

1.3. Биотехнологийн биосистем, объект, арга

Биотехнологийн нэг нэр томъёо бол "биосистем" гэсэн ойлголт юм. Биологийн (амьд) системийн ерөнхий шинж чанарыг тэдгээрт хамаарах гурван үндсэн шинж чанар болгон бууруулж болно.

1. Амьд систем нь хүрээлэн буй орчинтой бодис, энерги солилцдог нэг төрлийн бус нээлттэй систем юм.

2. Эдгээр системүүд нь өөрийгөө удирдах, өөрийгөө зохицуулах, интерактив, i.e. Тэдний бүтцийг хадгалах, бодисын солилцооны үйл явцыг хянахын тулд хүрээлэн буй орчинтой мэдээлэл солилцох чадвартай.

3. Амьд систем нь өөрөө нөхөн үржих чадвартай (эс, организм).

Бүтцийнх нь дагуу биосистемүүд нь хоорондоо уялдаа холбоотой элементүүдэд (дэд системд) хуваагддаг бөгөөд нарийн төвөгтэй зохион байгуулалтаар (атом, молекул, органелл, эс, организм, популяци, нийгэмлэг) тодорхойлогддог.

Эсийн хяналт гэдэг нь тодорхой функцийг гүйцэтгэхэд шаардлагатай уураг-ферментийн молекулуудын нийлэгжилтийн үйл явц, цөм дэх гурвалсан ДНХ код, рибосом дахь макромолекулуудын харилцан үйлчлэлийн явцад тасралтгүй үйл ажиллагааны өөрчлөлтийн үйл явцын нэгдэл юм. Ферментийн үйл ажиллагааг бэхжүүлэх, дарангуйлах нь холбогдох биохимийн урвалын эхний болон эцсийн бүтээгдэхүүний хэмжээнээс хамаарна. Энэхүү цогц зохион байгуулалтын ачаар биосистем нь бүх амьгүй биетүүдээс ялгаатай.

Биосистемийн зан байдал нь гадны нөлөөнд үзүүлэх хариу урвалын нийлбэр юм. Амьд организмын хяналтын системийн хамгийн нийтлэг ажил бол хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөд түүний эрчим хүчний үндсийг хадгалах явдал юм.

Н.М. Амосов бүх биосистемийг нэг эсийн организм, олон эсийн организм, популяци, биогеоценоз, биосфер гэсэн таван шаталсан түвшний нарийн төвөгтэй байдалд хуваадаг.

Нэг эст организмд вирус, бактери, эгэл биетүүд орно. Нэг эсийн организмын үүрэг бол хүрээлэн буй орчинтой бодис, энерги солилцох, өсөлт, хуваагдал, бодисын солилцоо, хөдөлгөөний хэлбэрийг өөрчлөх хэлбэрээр гадны өдөөлтөд үзүүлэх хариу үйлдэл юм. Нэг эсийн организмын бүх үйл ажиллагаа нь ферментийн шинж чанартай биохимийн процесс, энергийн солилцооны замаар эрчим хүч олж авах аргаас эхлээд шинэ бүтцийг нийлэгжүүлэх эсвэл одоо байгаа бүтцийг задлах хүртэл дэмжигддэг. Нэг эсийн организмын хүрээлэн буй орчинд дасан зохицох цорын ганц механизм бол ДНХ-ийн генийн өөрчлөлт, үүний үр дүнд ферментийн уургийн өөрчлөлт, биохимийн урвалын өөрчлөлтийн механизм юм.

Биосистемийн бүтцэд дүн шинжилгээ хийх системчилсэн хандлагын үндэс нь түүнийг эрчим хүч, хяналт гэсэн хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг хэлбэрээр илэрхийлэх явдал юм.

Зураг дээр. 1. аливаа биосистем дэх энерги, мэдээллийн урсгалын ерөнхий бүдүүвч диаграммыг үзүүлэв. Үндсэн элемент нь MS (бодисын солилцооны систем) -ээр тодорхойлогддог энергийн бүрэлдэхүүн хэсэг ба P (генетик ба физиологийн хяналт) -аар дамжуулж, хяналтын дохиог эффекторуудад (E) дамжуулдаг хяналтын бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Бодисын солилцооны тогтолцооны үндсэн чиг үүргүүдийн нэг бол биосистемийг эрчим хүчээр хангах явдал юм.

Цагаан будаа. 1. Биосистем дэх энерги ба мэдээллийн урсгал.

Биосистемийн бүтцийг генетикийн хяналтын механизмаар хангадаг. Бусад системээс энерги, мэдээллийг бодисын солилцооны бүтээгдэхүүн (матаболит) хэлбэрээр, үүсэх үед гормон хэлбэрээр хүлээн авах нь удамшлын систем нь шаардлагатай бодисуудын нийлэгжилтийн процессыг удирдаж, биеийн бусад тогтолцооны амин чухал үйл ажиллагааг дэмждэг. мөн энэ систем дэх процессууд нэлээд удаан явагддаг.

Биосистемийн олон янз байдлыг үл харгалзан тэдгээрийн биологийн шинж чанаруудын хоорондын хамаарал нь бүх организмын хувьд өөрчлөгддөггүй. Нарийн төвөгтэй системд дасан зохицох боломж нь энгийн системээс хамаагүй их байдаг. Энгийн системд эдгээр функцийг цөөн тооны механизмаар хангадаг бөгөөд тэдгээр нь гадаад орчны өөрчлөлтөд илүү мэдрэмтгий байдаг.

Биосистем нь чанарын хувьд ялгаатай шинж чанартай байдаг бөгөөд энэ нь ижил функциональ биосистемийн хүрээнд чанарын хувьд өөр өөр хангалттай хяналтын дохио (химийн, физик, мэдээллийн) бүхий дэд системүүд хамтдаа, эв найртай ажилладаг гэдгээрээ илэрдэг.

Биосистемийн шатлал нь шатлалын нэг түвшний функцийг аажмаар хүндрүүлж, дараагийн түвшинд чанарын хувьд өөр функц рүү огцом шилжих, түүнчлэн янз бүрийн биосистемийг тусгайлан бүтээх, тэдгээрийн шинжилгээ, үндсэн шатлалын түвшний эцсийн гаралтын функцийг дээд түвшний элемент болгон оруулахын тулд ийм дарааллаар удирдана.

Бүтцийн-функциональ зохион байгуулалт ба бүтцийн-функциональ магадлал, стохастик ба хувьсах чанар гэсэн хоёр эсрэг тэсрэг шинж чанаруудын нэгдэлгүйгээр хүрээлэн буй орчин, хувьсалд байнгын дасан зохицох боломжгүй юм.

Бүтцийн болон функциональ зохион байгуулалт нь биосистемийн бүх түвшинд илэрдэг бөгөөд биологийн төрөл зүйл, түүний хэлбэрийн өндөр тогтвортой байдалаар тодорхойлогддог. Макромолекулын түвшинд энэ өмчийг макромолекулуудын хуулбар, эсийн түвшинд - хуваагдал, хувь хүн ба популяцийн түвшинд - нөхөн үржихүйн замаар хувь хүмүүсийн нөхөн үржихүйгээр хангадаг.

Биотехнологийн ашигладаг биологийн объект буюу системийн хувьд эхлээд нэг эст бичил биетэн, түүнчлэн амьтан, ургамлын эсийг нэрлэх шаардлагатай. Эдгээр объектын сонголтыг дараахь зүйлээр тодорхойлно.

1. Эс нь амьдралынхаа туршид янз бүрийн үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүн болох уураг, өөх тос, нүүрс ус, витамин, нуклейн хүчил, амин хүчил, антибиотик, гормон, эсрэгбие, эсрэгтөрөгч, фермент, спирт гэх мэт олон төрлийн "био үйлдвэр" юм. Хүний амьдралд нэн шаардлагатай бүтээгдэхүүн түүхий эдийн хомсдол, өндөр өртөгтэй учраас “биотехнологийн бус” аргаар үйлдвэрлэх боломжгүй байгаа.
эсвэл технологийн процессын нарийн төвөгтэй байдал;

2. Эсүүд маш хурдан үрждэг. Ийнхүү бактерийн эс 20-60 минут тутамд, мөөгөнцрийн эс 1.5-2 цаг тутамд, амьтны эс 24 цаг тутамд хуваагддаг нь харьцангуй богино хугацаанд үйлдвэрлэлийн хэмжээнд асар их хэмжээний биомассыг зохиомлоор нэмэгдүүлэх боломжтой болгодог. Харьцангуй хямд, дутагдалтай шим тэжээлийн орчинд бичил биетэн, амьтан, ургамлын эсүүд дээр. Жишээ нь: 100 м 3 хүчин чадалтай биореакторт 10" 6 - 10 18 бичил биетний эс 2 - 3 хоногт ургаж болно. Эсийн амьдрах хугацаанд ургах явцад их хэмжээний үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүн орж ирдэг. хүрээлэн буй орчин, эсүүд нь эдгээр бүтээгдэхүүний агуулах юм;

3. Уураг, антибиотик, эсрэгтөрөгч, эсрэгбие гэх мэт нарийн төвөгтэй бодисуудын биосинтез нь химийн синтезээс хамаагүй илүү хэмнэлттэй, технологийн хувьд хүртээмжтэй байдаг. Үүний зэрэгцээ биосинтезийн анхны түүхий эд нь дүрмээр бол бусад төрлийн түүхий эдээс илүү хялбар бөгөөд хүртээмжтэй байдаг.
синтезийн төрлүүд. Биосинтезийн хувьд хөдөө аж ахуй, загасны аж ахуй, хүнсний үйлдвэр, ургамлын гаралтай түүхий эд (шар сүү, мөөгөнцөр, мод, моласс гэх мэт) хаягдлыг ашигладаг.

4. Биотехнологийн процессыг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд явуулах боломж, i.e. зохих технологийн тоног төхөөрөмж байгаа эсэх, түүхий эд материалын бэлэн байдал, боловсруулах технологи гэх мэт.

Ийнхүү байгаль судлаачдад өвөрмөц бүрэлдэхүүн хэсгүүд, юуны түрүүнд нуклейн хүчлүүдийг агуулсан, нийлэгжүүлдэг амьд системийг бий болгосноор биотехнологи, дэлхийн шинжлэх ухаан бүхэлдээ эрчимтэй хөгжиж эхэлсэн.

Биотехнологийн объектууд нь вирус, бактери, мөөгөнцөр, эгэл биетэн, ургамал, амьтан, хүний ​​эс (эд), биологийн гаралтай бодис (жишээлбэл, фермент, простагландин, лектин, нуклейн хүчил), молекулууд юм.

Үүнтэй холбогдуулан биотехнологийн объектууд нь бичил биетэн эсвэл ургамал, амьтны эстэй холбоотой гэж хэлж болно. Хариуд нь биеийг хэмнэлттэй, нарийн төвөгтэй, нягт нямбай, зорилтот синтезийн систем, шаардлагатай бүх параметрүүдийг оновчтой байлгах замаар тогтвортой, идэвхтэй үргэлжлүүлж болно.

Биотехнологид хэрэглэгддэг аргуудыг эсийн болон молекулын гэсэн хоёр түвшинд тодорхойлдог. Аль аль нь хоёр объектоор тодорхойлогддог.

Эхний тохиолдолд бактерийн эсүүд (вакцины бэлдмэл үйлдвэрлэхэд), актиномицетууд (антибиотик үйлдвэрлэхэд), микромицетууд (нимбэгийн хүчил үйлдвэрлэхэд), амьтны эсүүд (вирусын эсрэг вакцин үйлдвэрлэхэд), хүний эсүүд (интерферон үйлдвэрлэх) гэх мэт.

Хоёр дахь тохиолдолд тэд молекулууд, жишээлбэл, нуклейн хүчлүүдтэй харьцдаг. Гэсэн хэдий ч эцсийн шатанд молекулын түвшин эсийн түвшинд шилждэг. Амьтан, ургамлын эсүүд, бичил биетний эсүүд нь амьдралын үйл ажиллагааны явцад (шингээх, диссимиляци) шинэ бүтээгдэхүүн үүсгэж, янз бүрийн физик, химийн найрлага, биологийн нөлөө бүхий метаболитуудыг ялгаруулдаг.

Эсийн өсөлтийн явцад түүний дотор ферментийн катализаторын асар олон тооны урвал явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд завсрын нэгдлүүд үүсч, улмаар эсийн бүтцэд хувирдаг. Завсрын нэгдлүүд болох барилгын материалд 20 амин хүчил, 4 рибонуклеотид, 4 дезоксирибонуклеотид, 10 витамин, моносахарид, өөх тосны хүчил, гексозамин зэрэг орно. Эдгээр "тоосго" -оос "блок" -ыг бүтээдэг: ойролцоогоор 2000 уураг, ДНХ, гурван төрлийн РНХ, полисахарид, липид, фермент. Үүссэн "блокууд" нь эсийн бүтцийг бий болгоход ашиглагддаг: эсийг бүрдүүлдэг цөм, рибосом, мембран, эсийн хана, митохондри, флагелла гэх мэт.

Эсийн "биологийн нийлэгжилт"-ийн үе шат бүрт биотехнологид ашиглаж болох бүтээгдэхүүнийг тодорхойлох боломжтой.

Ихэвчлэн нэг эсийн бүтээгдэхүүнийг 4 ангилалд хуваадаг.

a) эсүүд өөрсдөө зорилтот бүтээгдэхүүний эх үүсвэр болдог. Жишээлбэл, ургасан бактери эсвэл вирусыг амьд эсвэл үхсэн корпускуляр вакцин үйлдвэрлэхэд ашигладаг; мөөгөнцөр, тэжээлийн уураг эсвэл шим тэжээлийн бодисын гидролизат авах үндэс гэх мэт;

б) өсөн нэмэгдэж буй үйл явцын явцад эсүүдээр нийлэгждэг том молекулууд: фермент, хорт бодис, эсрэгтөрөгч, эсрэгбие, пептидогликан гэх мэт;

в) анхдагч метаболитууд - амин хүчил, витамин, нуклеотид, органик хүчил зэрэг эсийн өсөлтөд шаардлагатай бага молекул жинтэй бодис (1500 дальтоноос бага);

г) хоёрдогч метаболит (идиолит) - эсийн өсөлтөд шаардлагагүй бага молекул жинтэй нэгдлүүд: антибиотик, алкалоид, хорт бодис, гормон.

Биотехнологид хэрэглэгддэг бүх бичил биетүүдийг акариотууд, про- болон эукариотууд гэж ангилдаг. Жишээлбэл, эукариотуудын бүлгээс эгэл биетэн, замаг, мөөгөнцрийн эсүүдтэй, прокариотуудын бүлгээс хөх-ногоон замаг ба бактерийн эсүүдтэй, акариотууд нь вирусуудтай биологийн объект болж ажилладаг.

Бичил ертөнцийн биологийн объектууд нь нанометр (вирус, бактериофаг) -аас миллиметр, сантиметр (аварга замаг) хүртэл янз бүр байдаг бөгөөд харьцангуй хурдан нөхөн үржихүйн хурдаар тодорхойлогддог. Орчин үеийн эмийн үйлдвэрт асар их хэмжээний биологийн объектуудыг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийг бүлэглэх нь маш нарийн төвөгтэй бөгөөд тэдгээрийн пропорциональ байдлын зарчмын үндсэн дээр хамгийн сайн хийж болно.

Асар их хэмжээний био-объектууд нь биотехнологийн үйл ажиллагаа явуулдаг бүх элементийн баазыг шавхдаггүй. Биологи, генийн инженерчлэлийн сүүлийн үеийн дэвшил нь биологийн цоо шинэ объектууд болох трансген (генийн өөрчлөлттэй) бактери, вирус, мөөгөнцөр, ургамал, амьтан, хүний ​​эсүүд, химерууд үүсэхэд хүргэсэн.

Хэдийгээр бүх супер хаант улсуудын гишүүд генетикийн материалыг агуулдаг боловч өөр өөр акариотуудад нэг төрлийн нуклейн хүчил (РНХ эсвэл ДНХ) байдаггүй. Тэд амьд эсээс гадуур ажиллах чадваргүй (түүний дотор хуулбарлах) тиймээс тэдгээрийг цөмийн зэвсгээс ангид гэж нэрлэх нь зүй ёсны хэрэг юм. Вирусын паразитизм нь генетикийн түвшинд хөгждөг.

Экологийн янз бүрийн цэгүүдийг зорилтот түвшинд шалгаж үзэхэд биотехнологид ашиглаж болох ашигтай бодис үүсгэдэг бичил биетний шинэ бүлгүүд нэмэгдэж байна. Биотехнологид ашиглагдаж буй бичил биетний төрөл зүйлийн тоо байнга нэмэгдэж байна.

Биологийн объектыг сонгохдоо бүх тохиолдолд үйлдвэрлэлийн зарчмыг баримтлах ёстой. Тиймээс хэрэв олон тооны тариалалтын мөчлөгийн явцад биологийн объектын шинж чанар хадгалагдаагүй эсвэл мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарахгүй бол энэ биологийн объектыг бага технологи гэж үзэх хэрэгтэй, өөрөөр хэлбэл. лабораторийн судалгааны үе шатыг дагаж технологийн хөгжилд хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй.

Биотехнологи хөгжихийн хэрээр биологийн объектуудын төрөлжсөн банкууд, ялангуяа судлагдсан шинж чанартай бичил биетний цуглуулга, түүнчлэн одоо тусгай аргыг ашиглан шинэ ургамал барихад амжилттай ашиглаж болох амьтан, ургамлын эсийн криобанкууд маш чухал болж байна. биотехнологид ашигтай организмууд. Чухамдаа ийм төрлийн тариалангийн банкууд маш үнэ цэнэтэй генийн санг хадгалах үүрэгтэй.

Соёлын цуглуулга нь шинэ ургацын хууль эрх зүйн хамгаалалт, биотехнологийн процессыг стандартчилахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Цуглуулга нь шинжлэх ухааны болон хэрэглээний судалгаа, холбогдох үйлдвэрлэлд зориулж омог, плазмид, фаг, эсийн шугам бүхий бичил биетнийг хадгалах, арчлах, хангах ажлыг гүйцэтгэдэг. Соёлын цуглуулга нь үндсэн үүргээс гадна омгийн генетикийн шинж чанарыг хадгалах, амьдрах чадварыг хангахаас гадна шинжлэх ухааны судалгааг хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг (ангилал зүй, цитологи, физиологийн чиглэлээр), мөн боловсролын зорилгоор үйлчилдэг. Тэд патентлагдсан омгийн хадгалалтын үүрэг гүйцэтгэдэг. Олон улсын дүрэм журмын дагуу үр дүнтэй үйлдвэрлэгчид төдийгүй генийн инженерчлэлд ашиглагдаж буй үр тариаг патентжуулж, хадгалуулж болно.

Эрдэмтэд байгальд байхгүй биологийн шинэ объектуудыг зорилготойгоор бий болгоход ихээхэн анхаарал хандуулдаг. Юуны өмнө генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан бичил биетэн, ургамал, амьтны шинэ эсийг бий болгож байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Биологийн шинэ объектуудыг бий болгоход мэдээж генийн инженерчлэл, биотехнологийн салбарт шинэ бүтээлийн хууль эрх зүйн хамгаалалт сайжирч байгаа нь ойлгомжтой. Хиймэл эсийг барихтай холбоотой чиглэл бий болсон. Одоогийн байдлаар янз бүрийн синтетик болон биологийн материал, жишээлбэл, өгөгдсөн нэвчилт, гадаргуугийн шинж чанар бүхий хиймэл эсийн мембраныг ашиглан хиймэл эс авах боломжтой аргууд байдаг. Ийм эсийн дотор зарим материал агуулагдаж болно: ферментийн систем, эсийн ханд, биологийн эс, соронзон материал, изотоп, эсрэгбие, эсрэгтөрөгч, гормон гэх мэт. Хиймэл эсийг ашиглах нь интерферон ба моноклональ эсрэгбиемүүдийг үйлдвэрлэхэд эерэг үр дүнг өгсөн. иммуносорбент үүсгэх гэх мэт.

Тогтвортой байдал, идэвхжил нэмэгдсэн хиймэл фермент, ферментийн аналогийг бий болгох арга барилыг боловсруулж байна. Жишээлбэл, хүссэн стерео тохиргооны полипептидийн нийлэгжилтийг хийж, ферментийн молекул дахь нэг амин хүчлийг нөгөөгөөр солихын тулд чиглэсэн мутагенезийн аргуудыг хайж байна. Ферментийн бус катализаторын загварыг бүтээх оролдлого хийгдэж байна.

Биологийн объектуудын дараах бүлгүүдийг хамгийн ирээдүйтэй гэж тодорхойлох ёстой.

Рекомбинантууд, өөрөөр хэлбэл. генийн инженерчлэлээр олж авсан организмууд;

Ургамал, амьтны эд эс;

Термофил бичил биетэн ба ферментүүд;

Агааргүй организмууд;

Нарийн төвөгтэй субстратыг өөрчлөх холбоо;

Хөдөлгөөнгүй биологийн объектууд.

Биологийн объектыг (бичил биет эсвэл эд эс) зохиомлоор бий болгох үйл явц нь хүсээгүй зүйлийг арилгах, хүссэн шинж чанарыг нь сайжруулах эсвэл цоо шинэ чанарыг өгөхийн тулд генетикийн мэдээллийг өөрчлөх явдал юм. Хамгийн зорилтот өөрчлөлтийг рекомбинацаар хийх боломжтой - ген эсвэл генийн хэсгийг дахин хуваарилах, нэг организм дахь хоёр ба түүнээс дээш организмын генетикийн мэдээллийг нэгтгэх. Рекомбинант организмын үйлдвэрлэлийг ялангуяа протопласт хайлуулах, байгалийн плазмидыг шилжүүлэх, генийн инженерчлэлийн аргаар хийж болно.

Биотехнологийн хөгжлийн энэ үе шатанд уламжлалт бус биологийн бодисууд нь ургамал, амьтны эд эсийн эсүүд, түүний дотор эрлийз, шилжүүлэн суулгах зэрэг орно. Хөхтөн амьтдын эсийн өсгөвөр нь аль хэдийн интерферон болон вирусын вакциныг үйлдвэрлэж байна, ойрын ирээдүйд моноклональ эсрэгбие, хүний ​​эсийн гадаргуугийн антиген, ангиоген хүчин зүйлүүд их хэмжээгээр хэрэгжих болно.

Биотехнологийн аргууд хөгжихийн хэрээр термофиль бичил биетэн, тэдгээрийн ферментийг ашиглахад ихээхэн анхаарал хандуулах болно.

Термофиль бичил биетний үйлдвэрлэсэн ферментүүд нь мезофилийн ферментүүдтэй харьцуулахад дулааны тогтвортой байдал, денатурацид өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг. Термофиль бичил биетний ферментийг ашиглан өндөр температурт биотехнологийн процесс явуулах нь хэд хэдэн давуу талтай.

1) урвалын хурд нэмэгдэх;

2) урвалжуудын уусах чадвар нэмэгдэж, үүнээс болж үйл явцын бүтээмж нэмэгддэг;

3) урвалын орчинд бичил биетээр бохирдох магадлал буурна.

Агааргүй бичил биетүүдийг ашиглан биотехнологийн процессууд дахин сэргэж байна, тэдгээр нь ихэвчлэн халуунд тэсвэртэй байдаг. Анаэробик процесс нь эрчим хүчний хомсдол, био хий үйлдвэрлэх боломжоос шалтгаалан судлаачдын анхаарлыг татдаг. Агааргүй тариалалт нь хүрээлэн буй орчныг агааржуулах шаардлагагүй, биохимийн процесс бага эрчимтэй явагддаг тул дулааныг зайлуулах системийг хялбаршуулсан тул агааргүй процессыг эрчим хүч хэмнэдэг гэж үзэж болно.

Агааргүй бичил биетүүдийг хог хаягдал (ургамлын биомасс, хүнсний үйлдвэрийн хаягдал, ахуйн хог хаягдал гэх мэт) болон бохир ус (ахуйн болон үйлдвэрийн бохир ус, бууц) боловсруулахад амжилттай ашиглаж байна.

Сүүлийн жилүүдэд бичил биетэн, тэдгээрийн байгалийн нэгдлүүдийн холимог өсгөвөрийн хэрэглээ өргөжиж байна. Байгаль дахь бодит биологийн нөхцөлд бичил биетүүд өөр өөр популяцийн бүлгэмдэл хэлбэрээр оршдог бөгөөд бие биетэйгээ нягт холбоотой байдаг бөгөөд байгаль дахь бодисын эргэлтийг гүйцэтгэдэг.

Холимог тариалалтын моно тариалалттай харьцуулахад гол давуу талууд нь дараах байдалтай байна.

Моно соёлд тохиромжгүй нарийн төвөгтэй, нэг төрлийн субстратыг ашиглах чадвар;

Нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүдийг эрдэсжүүлэх чадвар;

Органик бодисын биотрансформацийн чадварыг нэмэгдүүлэх;

Хорт бодис, түүний дотор хүнд металлын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх;

хүрээлэн буй орчны нөлөөнд тэсвэртэй байдал нэмэгдсэн;

Бүтээмж нэмэгдсэн;

Нийгэмлэгийн бие даасан зүйлүүдийн хооронд генетикийн мэдээлэл солилцох боломжтой.

Биологийн гаралтай фермент-катализатор зэрэг биологийн объектуудын бүлэгт онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй бөгөөд тэдгээрийн судалгааг инженерийн энзимологи хийдэг. Үүний гол үүрэг бол биологийн системээс тусгаарлагдсан эсвэл зохиомлоор өсөх чадваргүй эсийн дотор байрлах ферментийн катализаторын үйл ажиллагааг ашигладаг биотехнологийн процессыг хөгжүүлэх явдал юм. Ферментийн ачаар эдгээр катализатор байхгүй үед тохиолддог урвалтай харьцуулахад урвалын хурд 10 б - 10 12 дахин нэмэгддэг.

Хөдөлгөөнгүй биологийн объектыг биологийн объектыг бий болгох, ашиглах тусдаа салбар гэж ялгах хэрэгтэй. Хөдөлгөөнгүй объект гэдэг нь биологийн объект, зөөвөрлөгч, объектыг зөөгчтэй холбох арга гэсэн гурван үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгийн зөв сонголтоор тодорхойлогддог эв нэгдэлтэй систем юм.

Биологийн объектуудыг дайчлах дараах бүлгүүдийг голчлон ашигладаг.

Гель, микрокапсулд оруулах;

Уусдаггүй тээвэрлэгч дээр шингээх;

Тээвэрлэгчтэй ковалент холболт;

Тээвэрлэгч ашиглахгүйгээр хоёр үйлдэлт урвалжтай хөндлөн холбох;

- бүрэн бүтэн эсүүдийн хувьд "өөрийгөө нэгтгэх".

Хөдөлгөөнгүй биологийн объектуудыг ашиглах гол давуу талууд нь:

Өндөр үйл ажиллагаа;

Агентын бичил орчныг хянах чадвар;

зорилтот бүтээгдэхүүнийг бүрэн, хурдан салгах боломж;

Объектыг олон удаа ашиглах замаар тасралтгүй үйл явцыг зохион байгуулах боломж.

Дээр дурдсанаас харахад биотехнологийн процесст биологийн зохицуулалтын янз бүрийн түвшний нарийн төвөгтэй байдлаар тодорхойлогддог олон тооны биологийн объектуудыг ашиглах боломжтой, жишээлбэл, эсийн, дэд эс, молекул. Биотехнологийн системийг бүхэлд нь бий болгох хандлага нь тодорхой биологийн объектын шинж чанараас шууд хамаардаг.

Биологийн суурь судалгааны үр дүнд байгалийн тухай мэдлэг, улмаар тодорхой биологийн системийг биотехнологийн үйл явцын идэвхтэй зарчим болгон ашиглах боломжуудын талаархи мэдлэг гүнзгийрч, өргөжиж байна. Биологийн объектуудын багцыг байнга шинэчилж байдаг.

1.4. Аргын хөгжлийн үндсэн чиглэлүүдмал эмнэлгийн биотехнологи

Сүүлийн 40-50 жилийн хугацаанд ихэнх шинжлэх ухаан үсрэнгүй хөгжиж, мал эмнэлэг, эмнэлгийн биологийн бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлд бүрэн хувьсгал хийж, өвөрмөц шинж чанартай трансген ургамал, амьтдыг бий болгоход хүргэсэн. Ийм судалгаа нь 21-р зууны шинжлэх ухаан, технологийн дэвшлийн тэргүүлэх чиглэл юм. бүх шинжлэх ухааны дунд тэргүүлэх байр эзэлнэ.

Биологийн бүтээгдэхүүний арилжааны хэлбэрүүдийн энгийн жагсаалт хүртэл биотехнологийн хязгааргүй боломжуудыг харуулж байна. Гэсэн хэдий ч, энэ чухал асуудлыг нарийвчлан авч үзэх шаардлагатай.

Бидний үзэж байгаагаар биотехнологийн чадавхи нь үндсэн гурван чиглэлээр онцгой гайхалтай юм.

Эхнийх нь тэжээлийн зориулалтаар бичил биетний уураг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх явдал юм (эхэндээ модны гидролизат, дараа нь газрын тосны нүүрсустөрөгчид суурилсан).

Тэжээлийн нэмэлтүүдийн тэнцвэртэй амин хүчлийн найрлагад шаардлагатай чухал амин хүчлийг үйлдвэрлэх нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Тэжээлийн тэжээллэг чанарыг нэмэгдүүлдэг уураг, амин хүчил, витамин болон бусад тэжээлийн нэмэлтүүдээс гадна шувуу, фермийн амьтдын өвчнөөс урьдчилан сэргийлэх, үр дүнтэй тэмцэх зорилгоор вирус, бактерийн бэлдмэлийг олноор үйлдвэрлэх, ашиглах боломжууд. хөдөө аж ахуйн ургамлын хортон шавьж хурдацтай өргөжиж байна. Микробиологийн бэлдмэлүүд нь олон тооны химийн бодисуудаас ялгаатай нь хортой шавж, фитопатоген бичил биетүүдэд онцгой нөлөө үзүүлдэг бөгөөд тэдгээр нь хүн, амьтан, шувууд, ашигтай шавжуудад хор хөнөөлгүй байдаг. Эмчилгээний явцад хортон шавьжийг шууд устгахын зэрэгцээ үр удамд нөлөөлж, үржил шимийг нь бууруулж, хортой организмын тэсвэртэй хэлбэрийг үүсгэдэггүй.

Хөдөө аж ахуйн түүхий эдийг боловсруулах, малын тэжээл шинээр бий болгох ферментийн бэлдмэл үйлдвэрлэх биотехнологийн боломж асар их юм.

Хоёрдахь чиглэл нь биологийн шинжлэх ухаан, эрүүл мэнд, мал эмнэлгийн хөгжлийн ашиг сонирхолд нийцсэн бүтээн байгуулалтууд юм. Биотехнологи нь генетикийн инженерчлэл, молекул биологийн ололт амжилтад тулгуурлан эрүүл мэндийн тусламж үйлчилгээг өндөр үр дүнтэй вакцин, антибиотик, моноклон эсрэгбие, интерферон, витамин, амин хүчил, түүнчлэн фермент болон бусад биологийн бүтээгдэхүүнээр хангах боломжтой. Эдгээр эмийн заримыг зөвхөн шинжлэх ухааны туршилтанд төдийгүй практик анагаах ухаан, мал эмнэлгийн анагаах ухаанд амжилттай ашиглаж байна.

Эцэст нь, гурав дахь чиглэл бол аж үйлдвэрийн хөгжил юм. Өнөөдөр биотехнологийн үйлдвэрлэлийн бүтээгдэхүүнийг хүнс, хөнгөн үйлдвэр (фермент), металлурги (тодорхой бодисыг хөвүүлэн баяжуулах, нарийн цутгах, нарийн цувих үйл явцад ашиглах), газрын тос, байгалийн хийн үйлдвэрлэл (ашиглах) хэрэглэдэг. худаг өрөмдөх, сонгомол цэвэрлэгээ хийх гэх мэт ургамал, бичил биетний биомассыг цогцоор нь боловсруулахад зориулагдсан хэд хэдэн бэлдмэл, резин, будаг, лакны үйлдвэрлэл (тодорхой уургийн нэмэлтүүдээр синтетик резинийн чанарыг сайжруулах), түүнчлэн хэд хэдэн бусад салбарын .

Биотехнологийн идэвхтэй хөгжиж буй салбаруудад биологийн систем эсвэл ийм системийн үйл ажиллагааны зарчмуудыг ашигладаг биоэлектроник ба биоэлектрохими, бионик, нанотехнологи орно.

Фермент агуулсан мэдрэгчийг шинжлэх ухааны судалгаанд өргөн ашигладаг. Тэдгээрийн үндсэн дээр дүн шинжилгээ хийх хямд, үнэн зөв, найдвартай багаж гэх мэт хэд хэдэн төхөөрөмжийг боловсруулсан. Биоэлектроник иммуносенсорууд бас гарч ирж байгаа бөгөөд тэдгээрийн зарим нь транзисторын талбайн эффектийг ашигладаг. Тэдгээрийн үндсэн дээр биологийн оношлогоонд хувьсгал хийх боломжтой биеийн шингэн дэх өргөн хүрээний бодисын концентрацийг тодорхой түвшинд тогтоох, хадгалах чадвартай харьцангуй хямд төхөөрөмжийг бий болгохоор төлөвлөж байна.

Мал эмнэлгийн биотехнологийн ололт амжилт.Орос улсад биотехнологи нь 1896 оноос шинжлэх ухааны хувьд хөгжиж эхэлсэн бөгөөд боом, малын хортон шавьж, галзуу, шүлхий, трихиноз зэрэг өвчнөөс урьдчилан сэргийлэх, эмчлэх шаардлагатай болсон. 19-р зууны төгсгөлд. Жил бүр боом өвчнөөр 50 гаруй мянган мал, 20 гаруй мянган хүн үхдэг. 1881-1906 онуудад 3.5 сая үхэр тахлаар үхсэн. Булчирхайн улмаас их хэмжээний хохирол учирч, адуу, хүн амь үрэгдсэн.

Халдварт өвчнөөс урьдчилан сэргийлэх чиглэлээр дотоодын мал эмнэлгийн шинжлэх ухаан, практикийн амжилт нь 19-р зууны сүүл, 20-р зууны эхэн үед хийгдсэн шинжлэх ухааны томоохон нээлтүүдтэй холбоотой юм. Энэ нь малын хорио цээрийн болон онцгой аюултай өвчнөөс урьдчилан сэргийлэх, оношлох эмийг (боом, тахал, галзуу өвчний эсрэг вакцин, сүрьеэ, булчирхайн булчирхай гэх мэт) оношлох харшил үүсгэгч бодисыг боловсруулж, мал эмнэлгийн практикт нэвтрүүлэхтэй холбоотой байв. Эмчилгээний болон оношлогооны гипериммун ийлдэс бэлтгэх боломж нь шинжлэх ухаанаар батлагдсан.

Энэ үе нь Орос улсад бие даасан биологийн аж үйлдвэрийн бодит зохион байгуулалтыг тэмдэглэж байна.

1930 оноос хойш Орос улсад одоо байгаа мал эмнэлгийн нян судлалын лаборатори, хүрээлэнгүүд ихээхэн өргөжиж, тэдгээрийн үндсэн дээр мал эмнэлгийн зориулалтаар вакцин, ийлдэс, оношилгоо үйлдвэрлэх томоохон биологийн үйлдвэр, биологийн үйлдвэрүүд баригдаж эхэлсэн. Энэ хугацаанд технологийн процесс, шинжлэх ухаан, технологийн баримт бичиг, түүнчлэн мал аж ахуй, мал эмнэлгийн салбарт эм үйлдвэрлэх, хянах, хэрэглэх нэгдсэн арга (стандарт) -ийг боловсруулдаг.

30-аад онд В.Н.Шапошниковын удирдлаган дор модны гидролизат, хөдөө аж ахуйн хог хаягдал, сульфитын шингэнээс тэжээлийн мөөгөнцөр үйлдвэрлэх анхны үйлдвэрүүд баригдсан. Ацетон, бутанолыг микробиологийн аргаар үйлдвэрлэх технологийг амжилттай нэвтрүүлсэн (Зураг 2).

Түүний исгэх хоёр үе шаттай шинж чанарын тухай сургаал нь дотоодын биотехнологийн үндсийг бий болгоход томоохон үүрэг гүйцэтгэсэн. 1926 онд ЗСБНХУ-д бичил биетний нүүрсустөрөгчийн исэлдэлтийн биоэнергетик хэлбэрийг судалжээ. Дараагийн жилүүдэд биотехнологийн бүтээн байгуулалтыг манай улсад өргөнөөр ашиглаж эм, мал аж ахуйд антибиотик, фермент, витамин, өсөлтийн бодис, пестицидийн “нэр төрийг” өргөжүүлсэн.

1963 онд Уургийн бодисын биосинтезийн Бүх Холбооны Шинжлэх Ухааны Хүрээлэн байгуулагдсанаас хойш манай улсад уургаар баялаг бичил биетний биомассыг тэжээл болгон их хэмжээгээр үйлдвэрлэж эхэлсэн.

1966 онд микробиологийн үйлдвэрийг тусдаа үйлдвэр болгон хувааж, ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн дэргэд Микробиологийн үйлдвэрийн ерөнхий газар - Главмикробиопромыг байгуулжээ.

1970 оноос хойш манай улсад үйлдвэрлэлийн зориулалтаар тасралтгүй тариалах бичил биетний өсгөвөр сонгох судалгаа эрчимтэй явагдаж байна.

Зөвлөлтийн судлаачид 1972 онд генийн инженерчлэлийн аргыг боловсруулах ажилд гар бие оролцсон. ЗХУ-д үйлдвэрлэлийн хэмжээнд "урвуу транскриптаза" ферментийг үйлдвэрлэх "Ревертаза" төслийг амжилттай хэрэгжүүлснийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

Уургийн бүтцийг судлах аргуудыг боловсруулах, ферментийн үйл ажиллагааны механизм, зохицуулалтыг тодруулах нь уургийг зорилтот түвшинд өөрчлөх замыг нээж, инженерийн энзимологи үүсэхэд хүргэсэн. Өндөр тогтвортой хөдөлгөөнгүй ферментүүд нь янз бүрийн салбарт каталитик урвалын хүчирхэг хэрэгсэл болж байна.

Эдгээр бүх ололт амжилт нь биотехнологийг эсийн биосинтезийн үйл явцыг ухамсартайгаар хянах чадвартай өмнөхөөсөө чанарын хувьд ялгаатай шинэ түвшинд хүргэсэн.

Манай улсад биологийн эмийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл бий болсон жилүүдэд тэдгээрийг үйлдвэрлэх биотехнологийн аргуудад чанарын томоохон өөрчлөлт гарсан.

Амьд вакцин бэлтгэдэг бичил биетний байнгын, удамшлын тогтворгүй, вирулент омгийг олж авах судалгаа хийсэн;

Гидролизат, хүнсний бус түүхий эдээс гаргаж авсан ханд зэрэг бичил биетнийг тариалах шинэ тэжээллэг орчинг бий болгосон;

Leptospira болон бусад тариалахад хэцүү бичил биетний өндөр чанарын шар сүүний тэжээллэг орчинг олж авсан;

Олон төрлийн бактери, мөөгөнцөр, зарим вирусыг тариалах гүн реакторын аргыг боловсруулсан;

Олон төрлийн вируст мэдрэмтгий шинэ омог, эсийн шугамыг олж авсан нь стандарт, илүү идэвхтэй вирусын эсрэг вакциныг бэлтгэх, үйлдвэрлэх боломжийг олгосон;

Бүх үйлдвэрлэлийн процессууд механикжсан, автоматжуулсан;

Микробын өсгөвөр, биологийн бүтээгдэхүүнийг хөлдөөж хатаах орчин үеийн аргуудыг боловсруулж үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн;

Нэгж бүтээгдэхүүнд ногдох эрчим хүчний зардлыг бууруулж, биологийн бүтээгдэхүүний чанарыг стандартчилж, сайжруулсан;

Биологийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх соёлыг сайжруулсан.

Манай улс халдварт өвчнөөс урьдчилан сэргийлэх, оношлох, өвчтэй малыг эмчлэхэд зориулсан мал эмнэлгийн биологийн бүтээгдэхүүнийг хөгжүүлэхэд ихээхэн анхаарч, үйлдвэрлэлийн технологийг боловсронгуй болгох, илүү үр дүнтэй, хямд, стандартын шаардлага хангасан эм үйлдвэрлэхийг эзэмшихээр тасралтгүй ажиллаж байна. Гол шаардлага нь:

Дэлхийн туршлагыг ашиглах;

нөөцийг хэмнэх;

Үйлдвэрлэлийн талбайг хадгалах;

Орчин үеийн тоног төхөөрөмж, технологийн шугам худалдан авах, суурилуулах;

Шинэ төрлийн биобүтээгдэхүүн, шим тэжээлт бодис бэлтгэх шинэ, хямд жор боловсруулах, нээх чиглэлээр шинжлэх ухааны судалгаа хийх;

Антиген, иммуноген, бүтээмжтэй шинж чанаруудтай холбоотойгоор бичил биетний илүү идэвхтэй омог олох.

Холбооны улсын дээд мэргэжлийн боловсролын боловсролын байгууллага "Москвагийн Улсын Мал эмнэлэг, биотехнологийн академи. К.И. Скрябян"

Биотехнологийн тухай хураангуй

"Лекц No1"

Ажлаа дуусгасан

FVM оюутан

4 курс, 11 бүлэг

Гордон Мария

Хөдөө аж ахуйн биотехнологийн хөгжлийн гол ололт, хэтийн төлөв

Биотехнологийн аргууд нь орчин үеийн ургамал үржүүлэгчдэд хүссэн шинж чанарыг хариуцдаг бие даасан генийг тусгаарлаж, нэг ургамлын геномоос нөгөө ургамлын геном руу шилжүүлэх боломжийг олгодог - трансгенез.

Биотехнологийн ачаар тэжээллэг чанар сайтай, гербицид тэсвэртэй, вирус, хортон шавьжаас (шар буурцаг, улаан лооль, хөвөн, папайя) хамгаалалт бүхий ургамлыг гаргаж авсан. Мал аж ахуйн үйлдвэрлэлд ашигладаг GM үр тариа - эрдэнэ шиш, шар буурцаг, рапс, хөвөн

Генетикийн аргыг ашиглан бичил биетний омог (Ashbya gossypii, Pseudomonas denitrificans гэх мэт) гаргаж авсан бөгөөд тэдгээр нь анхны хэлбэрээс хэдэн арван мянга дахин их витамин (C, B 3, B 13 гэх мэт) үүсгэдэг.

хэтийн төлөв:

1. Биотехнологийн мэргэжилтнүүд ургамлын уургийн хэмжээг нэмэгдүүлэх арга замыг боловсруулж байгаа нь ирээдүйд махнаас татгалзах боломжтой болно.

2. Хөдөө аж ахуйн цогцолборын хувьд хортон шавьж, хорт бодис ялгаруулах замаар ургамлын өөрийгөө хамгаалах үйл ажиллагааг сайжруулах чиглэлээр бүтээн байгуулалтууд хийгдэж байна.

3. Биотехнологийн хурдацтай хөгжиж буй салбаруудын нэг бол хүний ​​хувьд үнэ цэнэтэй бодисыг бичил биетээр нийлэгжүүлэх технологи юм. Энэ салбарыг цаашид хөгжүүлэх нь хүн төрөлхтний хүнсний баазыг бүрдүүлэхэд нэг талаас газар тариалан, мал аж ахуй, нөгөө талаас бичил биетний синтезийн үүргийг дахин хуваарилах болно.

4. Биотехнологийн ололт амжилтыг үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглах нь рекомбинант ДНХ молекулыг бий болгох арга техник дээр суурилдаг. Шаардлагатай генийг зохион бүтээх нь амьтан, ургамал, бичил биетний удамшил, амин чухал үйл ажиллагааг хянах, шинэ шинж чанартай организмуудыг бий болгох боломжийг олгодог.

5. Биотехнологийн түүхий эдийн эх үүсвэрийн хувьд тэжээлийн бодис, хоёрдогч түлш (биогаз), органик бордооны нэмэлт эх үүсвэр болох хүнсний бус ургамлын гаралтай материал, хөдөө аж ахуйн хог хаягдлын сэргээгдэх нөөц нь улам бүр чухал болж байна.

6. Целлюлозын био задрал (дахин боловсруулалт). Целлюлозыг глюкоз болгон бүрэн задлах нь олон асуудлыг шийдэж чадна - их хэмжээний нүүрс ус авах, ойн хог хаягдал, хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэлээс хүрээлэн буй орчныг цэвэрлэх. Одоогийн байдлаар целлюлолитик ферментийн генийг зарим бичил биетнээс аль хэдийн тусгаарласан байна. Целлюлозыг эхлээд глюкоз болгож, дараа нь спирт болгон хувиргах чадвартай мөөгөнцөрт шилжүүлэх аргуудыг боловсруулж байна.

Анагаах ухааны биотехнологийн хамгийн сүүлийн үеийн дэвшил

Анагаах ухааны биотехнологийн салбарт интерферон буюу вирусын нөхөн үржихүйг дарангуйлдаг уураг бүтээгдсэн.

Генийн өөрчлөлттэй бактери ашиглан хүний ​​инсулин үйлдвэрлэх, эритропоэтин (ясны чөмөгт цусны улаан эс үүсэхийг өдөөдөг даавар) үйлдвэрлэх.

Хүний эрхтэн, эд эсийг (бөөр, судас, хавхлага, зүрх-уушигны аппарат гэх мэт) орлох полимер үйлдвэрлэх боломжтой болсон.

Бүх нийтийн дархлаажуулалт (вакцинжуулалт) нь халдварт өвчнөөс урьдчилан сэргийлэх хамгийн хүртээмжтэй, зардал багатай арга болжээ. Ийнхүү 30 гаруй жил орос хүүхдүүдийг улаанбурхан өвчний эсрэг вакцинд хамруулснаар улаанбурхан өвчний өвчлөл 620 дахин буурчээ.

Антибиотик үйлдвэрлэх аргыг боловсруулсан. Антибиотикийн нээлт халдварт өвчний эмчилгээнд хувьсгал хийсэн. Бактерийн гаралтай олон халдвар (тахал, сүрьеэ, сепсис, тэмбүү гэх мэт) эдгэршгүй гэсэн санаанууд үгүй ​​болсон.

Биотехнологийн оношлогооны хамгийн сүүлийн үеийн ололтуудын нэг бол өвчинтэй холбоотой молекулуудыг "барьж", мэдрэгч рүү дохио илгээдэг биосенсорын арга юм. Чихрийн шижинтэй өвчтөний цусан дахь глюкозыг тодорхойлоход биосенсорын оношлогоог ашигладаг. Цаг хугацаа өнгөрөхөд өвчтөний инсулины хэрэгцээг илүү нарийвчлалтай хянахын тулд цусны судсанд биосенсор суулгах боломжтой болно гэж найдаж байна.

Зөвхөн "биологийн реактор", трансген амьтан, генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн ургамлыг бий болгох төдийгүй генетикийн гэрчилгээжүүлэх (хүний ​​генотипийн бүрэн судалгаа, шинжилгээг ихэвчлэн төрсний дараа шууд хийдэг, янз бүрийн өвчинд өртөмтгий байдлыг тодорхойлох) боломжтой болсон. өвчин, зарим эмэнд хангалтгүй (харшлын) хариу үйлдэл үзүүлэх, түүнчлэн зарим төрлийн үйл ажиллагаанд хандах хандлага). Генетикийн гэрчилгээ нь зүрх судасны өвчин, хорт хавдрын эрсдлийг урьдчилан таамаглах, бууруулах, мэдрэлийн дегенератив өвчин, хөгшрөлтийн үйл явцыг судлах, урьдчилан сэргийлэх боломжийг олгодог.

Эрдэмтэд янз бүрийн эмгэгийн илрэлийг хариуцдаг генийг тодорхойлж, дундаж наслалтыг нэмэгдүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг.

Удамшлын эмгэгийг эрт оношлох, удамшлын эмгэгээс цаг тухайд нь урьдчилан сэргийлэх боломжууд бий болсон.

Анагаах ухааны биотехнологийн хамгийн чухал чиглэл бол эсийн инженерчлэл, ялангуяа эрлийз лимфоид эсүүд - эрлийз лимфоид эсүүдээр өсгөвөрлөж эсвэл амьтны биед үүсдэг моноклональ эсрэгбие үйлдвэрлэх технологи болжээ. Моноклональ эсрэгбиеийн технологи нь үндсэн болон хэрэглээний анагаах ухааны судалгаа, эмнэлгийн практикт томоохон нөлөө үзүүлсэн. Тэдгээрийн үндсэн дээр дархлаа судлалын шинжилгээний шинэ системийг боловсруулж, ашигласан - радиоиммун шинжилгээ ба ферментийн дархлааны шинжилгээ. Эдгээр нь бие махбод дахь тодорхой эсрэгтөрөгч ба эсрэгбиеийн бага хэмжээний концентрацийг тодорхойлох боломжийг олгодог.

Микрочип нь одоо өвчнийг оношлох хамгийн дэвшилтэт технологид тооцогддог. Эдгээр нь халдварт, онкологи, генетикийн өвчин, харшил үүсгэгчийг эрт оношлох, түүнчлэн шинэ эмийг судлахад ашиглагддаг.

Холбогдох мэдээлэл.

Биотехнологийн лекц No1

Биотехнологийн танилцуулга. Байгаль орчин, хөдөө аж ахуй, үйлдвэрлэлийн биотехнологи.

Уураг, фермент, антибиотик, витамин, интерфероны биотехнологийн үйлдвэрлэл.

Асуулт №1

Эрт дээр үеэс хүмүүс дарс үйлдвэрлэх, шар айраг исгэх, жигнэх зэрэгт биотехнологийг ашиглаж ирсэн. Гэвч эдгээр салбаруудын үндэс болсон үйл явц удаан хугацааны турш нууцлаг хэвээр үлджээ. Тэдний мөн чанар нь зөвхөн 19-р зууны төгсгөл, 20-р зууны эхэн үед бичил биетнийг тариалах, пастеризаци хийх аргуудыг боловсруулж, бактери, ферментийн цэвэр шугамыг тусгаарласнаар тодорхой болсон. Биологитой хамгийн нягт холбоотой төрөл бүрийн технологиудыг тодорхойлохын тулд өмнө нь "хэрэглээний микробиологи", "хэрэглээний биохими", "ферментийн технологи", "био инженерчлэл", "хэрэглээний генетик", "хэрэглээний биологи" зэрэг нэрсийг ашиглаж байсан. Энэ нь шинэ салбар болох биотехнологи үүсэхэд хүргэсэн.

Францын химич Луи Пастер 1867 онд исгэх нь бичил биетний үйл ажиллагааны үр дүн гэдгийг нотолсон. Энэ нь мөн химийн урвалыг хурдасгадаг фермент агуулсан эсгүй ханднаас үүдэлтэй гэж Германы биохимич Эдуард Бухнер тодруулсан. Түүхий эдийг боловсруулахад цэвэр фермент ашиглах нь зимологийн хөгжилд түлхэц өгсөн. Жишээлбэл, цардуулыг задлахад альфа-амилаза шаардлагатай байдаг.

Үүний зэрэгцээ шинэхэн генетикийн салбарт чухал нээлтүүд хийгдсэн бөгөөд үүнгүйгээр орчин үеийн биотехнологийг төсөөлөхийн аргагүй юм. 1865 онд Австрийн лам Грегор Мендель "Ургамлын эрлийз дээр хийсэн туршилтууд"-аа байгаль судлаачдын Брунны нийгэмлэгт танилцуулж, удамшлын хуулийг дүрсэлсэн байдаг. 1902 онд биологич Уолтер Саттон, Теодор Бовери нар удамшлын дамжуулалт нь материаллаг тээвэрлэгч - хромосомтой холбоотой гэж үзсэн. Тэр үед ч амьд организм эсээс бүрддэг гэдгийг мэддэг байсан. Германы эмгэг судлаач Рудольф Вирхоу эсийн онолыг "эс бүр эсээс" гэсэн зарчмаар нөхдөг. Ботаникч Готтлиб Хаберландт хийсэн туршилтууд нь эс нь хиймэл орчинд, биеэс тусдаа байж болохыг харуулсан. Сүүлчийн туршилтууд нь витамин, эрдэс бодисын нэмэлт, гормоны үүргийг олж илрүүлэхэд хүргэсэн.

Дараа нь нэг үг гарсан

“Хөдөө аж ахуйн томоохон фермүүдэд мах, өөх тос, сүү боловсруулах биотехнологи” тунхаг бичиг хэвлэгдсэн 1919 оныг “Биотехнологи” гэсэн нэр томьёоны төрсөн он гэж үздэг. Зохиогч нь Унгарын хөдөө аж ахуйн эдийн засагч, тухайн үеийн Хүнсний сайд Карл Эреки юм. Тунхаг бичигт хөдөө аж ахуйн түүхий эдийг биологийн организм ашиглан бусад хүнсний бүтээгдэхүүн болгон боловсруулах талаар тодорхойлсон. Эрэки хүн төрөлхтний түүхэн дэх шинэ эрин үеийг зөгнөж, энэ аргын нээлтийг өнгөрсөн үеийн хамгийн агуу технологийн хувьсгалууд буюу неолитын эрин үед бүтээмжтэй эдийн засаг, хүрэл зэвсгийн үед металлургийн бий болсонтой харьцуулжээ. Гэвч 1920-иод оны сүүл хүртэл биотехнологи нь бичил биетнийг исгэх зорилгоор ашиглахыг л хэлдэг байсан. 1930-аад онд эмнэлгийн биотехнологи хөгжсөн. 1928 онд Александр Флеминг нээсэн Penicillium notatum мөөгөнцөрөөс гаргаж авсан пенициллинийг 1940-өөд оноос аж үйлдвэрийн хэмжээнд үйлдвэрлэж эхэлсэн. Мөн 1960-аад оны сүүл, 1970-аад оны эхээр хүнсний үйлдвэрийг газрын тос боловсруулах үйлдвэртэй хослуулах оролдлого хийсэн. British Petroleum компани газрын тосны үйлдвэрийн хаягдлаас тэжээлийн уургийг бактерийн аргаар нийлэгжүүлэх технологийг бүтээжээ.

1953 онд биотехнологид хувьсгал хийсэн нээлт хийсэн: Жеймс Ватсон, Фрэнсис Крик нар ДНХ-ийн бүтцийг тайлсан. Мөн 1970-аад онд биотехнологийн техникт удамшлын материалыг ашиглах аргыг нэмж оруулсан. Шууд хорин жилийн дотор үүнд шаардлагатай бүх хэрэгслийг нээсэн: урвуу транскриптазыг тусгаарласан - РНХ-ээс удамшлын кодыг дахин ДНХ болгон "дахин бичих" боломжийг олгодог фермент, ДНХ-ийг огтлох ферментүүд, түүнчлэн полимеразын гинжийг илрүүлсэн. бие даасан ДНХ-ийн хэлтэрхий дахин дахин үржих урвал.

1973 онд анхны генетикийн рекомбинант организм бий болсон: мэлхийний генетикийн элементийг бактери руу шилжүүлэв. Генийн инженерчлэлийн эрин үе эхэлж, бараг тэр даруй дуусав: 1975 онд Асиломар хотод (АНУ) рекомбинант ДНХ молекулуудыг судлах олон улсын конгрессын үеэр шинэ технологи ашиглахтай холбоотой санаа зовниж эхэлжээ.

“Хүмүүсийн таамаглаж байгаа шиг түгшүүрийн дохио өгсөн нь улстөрчид, шашны бүлэглэлүүд, сэтгүүлчид биш. Эрдэмтэд өөрсдөө байсан” гэж тус хурлыг зохион байгуулагчдын нэг, рекомбинант ДНХ молекулыг бүтээх анхдагч Пол Берг дурсав. "Олон эрдэмтэд олон нийтийн мэтгэлцээн молекул биологийг зүй бусаар хязгаарлахад хүргэнэ гэж эмээж байсан ч зөвшилцөлд хүргэсэн хариуцлагатай мэтгэлцээнийг дэмжсэн." Конгресст оролцогчид аюултай байж болзошгүй хэд хэдэн судалгааг зогсоохыг уриалав.

Үүний зэрэгцээ синтетик биологи нь биотехнологи, генетикийн инженерчлэлээс үүссэн бөгөөд энэ нь биологийн шинэ бүрэлдэхүүн хэсэг, системийг зохион бүтээх, одоо байгаа хэсгүүдийг дахин төлөвлөхтэй холбоотой юм. Синтетик биологийн анхны шинж тэмдэг нь 1970 онд шилжүүлэн суулгах РНХ-ийн хиймэл нийлэгжилт байсан бөгөөд өнөөдөр энгийн бүтцээс геномыг бүхэлд нь нэгтгэх боломжтой болжээ. 1978 онд Genentech лабораторид хүний ​​инсулиныг нийлэгжүүлдэг E. coli бактерийг бүтээжээ. Энэ мөчөөс эхлэн генетикийн рекомбинац нь эцэст нь биотехнологийн арсенал руу орж ирсэн бөгөөд үүнийг бараг ижил утгатай гэж үздэг. Үүний зэрэгцээ амьтан, ургамлын эсийн геном руу шинэ генийг анх удаа шилжүүлсэн. 1980 онд Нобелийн шагналт Уолтер Гилберт хэлэхдээ: "Бид хүний ​​​​биеийн чухал үйл ажиллагаанд нөлөөлөх чадвартай бараг бүх хүний ​​уурагыг эмнэлгийн зориулалтаар эсвэл арилжааны зориулалтаар авах боломжтой."

1985 онд гербицид, шавж, вирус, бактерид тэсвэртэй трансген ургамлуудын анхны хээрийн туршилтыг хийсэн. Ургамлын патентууд гарч ирдэг. Молекулын генетик хөгжиж эхэлж, дараалал тогтоох, өөрөөр хэлбэл уураг, нуклейн хүчлүүдийн анхдагч дарааллыг тодорхойлох зэрэг аналитик аргууд эрчимтэй хөгжиж байна.

1995 онд анхны трансген ургамлыг (Флавр Савр улаан лооль) зах зээлд гаргаж, 2010 он гэхэд 29 улсад 148 сая га талбайд (нийт тариалсан талбайн 10%) трансген үр тариа тариалсан. 1996 онд анхны клонжуулсан амьтан - Долли хонь мэндэлжээ. 2010 он гэхэд муур, нохой, чоно, адуу, гахай, муфлон зэрэг 20 гаруй төрлийн амьтдыг хувилсан байна.

Биотехнологийн чиглэлүүд, түүний тусламжтайгаар олж авсан бүтээгдэхүүн

Технологи ба биотехнологи

Технологи- эдгээр нь эх материал (түүхий эд) -ээс тодорхой бүтээгдэхүүнийг олж авахад ашигладаг арга, техник юм. Маш олон удаа нэг бүтээгдэхүүнийг авахын тулд нэг биш, хэд хэдэн түүхий эдийн эх үүсвэр шаардагддаг бөгөөд нэг арга, техник биш, харин хэд хэдэн дараалал шаардагддаг. Бүх төрлийн технологийг гурван үндсэн ангилалд хувааж болно.

Физик ба механик технологи;

Химийн технологи;

Биотехнологи.

Физик ба механик технологидБүтээгдэхүүнийг олж авах явцад эх материал (түүхий эд) нь химийн найрлагыг нь өөрчлөхгүйгээр хэлбэр, нэгтгэх төлөвийг өөрчилдөг (жишээлбэл, модон тавилга үйлдвэрлэх мод боловсруулах технологи, металл бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх янз бүрийн арга: хадаас, машин эд анги гэх мэт).

Химийн технологидбүтээгдэхүүн олж авах явцад түүхий эд нь химийн найрлагад өөрчлөлт ордог (жишээлбэл, байгалийн хийнээс полиэтилен, байгалийн хий эсвэл модноос архи, байгалийн хийнээс синтетик резин үйлдвэрлэх).

Биотехнологийг шинжлэх ухааны хувьд орчин үеийн, уламжлалт, сонгодог гэсэн хоёр цаг хугацааны болон чухал хэмжигдэхүүнээр авч үзэж болно.

Хамгийн сүүлийн үеийн биотехнологи (био инженерчлэл)үйлдвэрлэлийг эрчимжүүлэх, төрөл бүрийн зориулалтаар шинэ нэр төрлийн бүтээгдэхүүн гарган авах зорилгоор генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн (өөрчлөгдсөн) ургамал, амьтан, бичил биетнийг бий болгох, ашиглах генийн инженерчлэл, эсийн арга, технологийн шинжлэх ухаан юм.

Уламжлалт, сонгодог хэлбэрээрНэг ёсондоо биотехнологийг байгалийн болон зохиомлоор уламжлалт, трансген бус (байгалийн болон үржлийн) ургамал, амьтан, бичил биетнийг ашиглан хөдөө аж ахуйн болон бусад бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэх, тээвэрлэх, хадгалах, боловсруулах арга, технологийн шинжлэх ухаан гэж тодорхойлж болно. нөхцөл.

Сүүлийн үеийн биотехнологийн хамгийн өндөр ололт бол генетикийн өөрчлөлт, гадаад (байгалийн болон зохиомлоор бий болгосон) донорын генийг ургамал, амьтан, бичил биетний хүлээн авагч эсүүдэд шилжүүлэх, шинэ буюу сайжруулсан шинж чанар, шинж чанар бүхий трансген организмыг үйлдвэрлэх.

Биотехнологийн судалгааны зорилго- үйлдвэрлэлийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх, зорилтот бүтээгдэхүүнийг олж авахад ашиглаж болох биологийн системийг хайх.

Биотехнологи нь генийг продюсер эсэд эсвэл бүхэл бүтэн организмд (трансген амьтан, ургамал) шилжүүлэх, пептидүүдийг нэгтгэх, хиймэл вакцин бүтээх боломжийг олгодог шинэ технологийг ашиглан хүссэн бүтээгдэхүүнийг хязгааргүй хэмжээгээр үржүүлэх боломжийг олгодог.

Биотехнологийн хөгжлийн үндсэн чиглэлүүд

Биотехнологийн хэрэглээний хүрээ өргөжиж байгаа нь хүний ​​амьжиргааны түвшинг дээшлүүлэхэд чухал нөлөө үзүүлж байна (Зураг 1.2). Биотехнологийн процессыг нэвтрүүлэх нь анагаах ухаанд хамгийн хурдан үр дүнг өгдөг боловч олон шинжээчдийн үзэж байгаагаар эдийн засгийн гол үр нөлөө нь хөдөө аж ахуй, химийн үйлдвэрт хүрнэ.

Бичил массив, эсийн өсгөвөр, моноклональ эсрэгбие, уургийн инженерчлэл нь олон төрлийн бүтээгдэхүүний хөгжлийн янз бүрийн үе шатанд хэрэглэгддэг орчин үеийн биотехнологийн аргуудын хэдхэн юм. Биологийн үйл явцын молекулын үндсийг ойлгох нь тодорхой бүтээгдэхүүнийг боловсруулах, үйлдвэрлэхэд шаардагдах зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулах, мөн чанарыг сайжруулах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, шавьжид тэсвэртэй ургамлын сортуудыг хөгжүүлж буй хөдөө аж ахуйн биотехнологийн компаниуд ургамлыг өөрсдөө ургуулахын тулд нөөцийг үрэлгүйгээр эсийн өсгөвөрт байгаа хамгаалалтын уургийн хэмжээг хэмжих боломжтой; Эмийн компаниуд эмийн аюулгүй байдал, үр нөлөөг шалгахын тулд эсийн өсгөвөр болон бичил массивыг ашиглахаас гадна эмийн хөгжлийн эхний үе шатанд гарч болзошгүй гаж нөлөөг тодорхойлох боломжтой.

Хүний янз бүрийн өвчний физиологийг тусгах үйл явц бие махбодид тохиолддог генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн амьтад нь тодорхой бодисын биед үзүүлэх нөлөөг турших бүрэн хангалттай загваруудыг эрдэмтэд өгдөг. Энэ нь компаниудад хамгийн аюулгүй, хамгийн үр дүнтэй эмийг боловсруулж эхлэхээс өмнө тодорхойлох боломжийг олгодог.

Энэ бүхэн нь биотехнологийн ач холбогдол, түүнийг үндэсний эдийн засгийн янз бүрийн салбарт ашиглах өргөн боломжийг харуулж байна. Энэ чиглэлээр ямар салбарыг нэн тэргүүнд тавьж байна вэ? Тэднийг харцгаая.

1. Биотехнологийн үйлдвэрлэлийн хүний ​​болон байгаль орчны аюулгүй байдлыг сайжруулах. Зөвхөн хатуу хяналттай нөхцөлд ажиллах ажлын системийг бий болгох шаардлагатай. Жишээлбэл, биотехнологид хэрэглэгддэг E. coli омгууд нь дээд мембраны бүтэцгүй (дугтуй); Ийм бактери нь лабораторийн гадна эсвэл тусгай технологийн байгууламжаас гадуур байх боломжгүй юм. Тус бүр нь бие даан оршин тогтнох чадваргүй олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй системүүд нь аюулгүй байдлыг нэмэгдүүлсэн.

2. Хүний үйлдвэрлэлийн хог хаягдлын эзлэх хувийг бууруулах. Үйлдвэрийн хог хаягдал гэдэг нь хүн төрөлхтөн болон шим мандлын бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд ашиглах боломжгүй, ашиггүй эсвэл ямар нэгэн эрсдэл дагуулдаг түүний дайвар бүтээгдэхүүн юм. Ийм хог хаягдал нь үйлдвэрлэлийн байранд (нутаг дэвсгэрт) хуримтлагддаг эсвэл хүрээлэн буй орчинд гардаг. "Ашигтай бүтээгдэхүүн/хог хаягдал"-ын харьцааг ашигтай бүтээгдэхүүн болгон өөрчлөхийг хичээх хэрэгтэй. Үүнд янз бүрийн аргаар хүрдэг. Нэгдүгээрт, хог хаягдлыг зөв зохистой ашиглах хэрэгтэй. Хоёрдугаарт, тэдгээрийг дахин боловсруулахад илгээж, технологийн хаалттай циклийг бий болгож болно. Эцэст нь хог хаягдлыг багасгахын тулд ажлын системийг өөрөө өөрчилж болно.

3. Бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх эрчим хүчний зардлыг бууруулах,өөрөөр хэлбэл эрчим хүч хэмнэх технологийг нэвтрүүлэх. Энэ асуудлыг шийдвэрлэх үндсэн арга нь сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглах замаар боломжтой юм. Жишээлбэл, чулуужсан түлшний жилийн эрчим хүчний хэрэглээ нь дэлхий дээрх бүх фотосинтезийн организмын цэвэр нийт үйлдвэрлэлтэй харьцуулж болно. Нарны энергийг орчин үеийн цахилгаан станцуудад ашиглах боломжтой хэлбэр болгон хувиргахын тулд хурдацтай өсөн нэмэгдэж буй ургамлын эрчим хүчний тариалангийн талбайг (Үүрийн инженерийн аргыг ашиглан) бий болгодог. Үүссэн биомассыг целлюлоз, био түлш, вермикомпост үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Ийм технологийн иж бүрэн ашиг тус нь тодорхой юм. Тарих материалыг байнга шинэчлэх эсийн инженерийн аргыг ашиглах нь вирус, микоплазмаас ангид олон тооны ургамлыг хамгийн богино хугацаанд үйлдвэрлэх боломжийг олгодог; Үүний зэрэгцээ эх тариалалт хийх шаардлагагүй. Модлог ургамлын байгалийн тариалалтын ачаалал багасч (целлюлоз, түлш авахын тулд тэдгээрийг ихээхэн хэмжээгээр багасгадаг), чулуужсан түлшний хэрэгцээ багасдаг (ерөнхийдөө энэ нь байгаль орчинд тааламжгүй, учир нь шаталт нь дутуу исэлдсэн бодис үүсгэдэг). Биотүлшийг ашиглах үед нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усны уур үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь агаар мандалд орж, дараа нь эрчим хүчний тариалангийн ургамалд дахин нэгддэг.

4. Олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй ургамлын системийг бий болгох.Ашигт малтмалын бордоо, пестицид хэрэглэх үед хөдөө аж ахуйн бүтээгдэхүүний чанар эрс муудаж, байгалийн экосистемд асар их хохирол учруулдаг. Хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэлийг химийн бодисжуулах сөрөг үр дагаврыг даван туулах янз бүрийн арга замууд байдаг. Юуны өмнө моно соёлыг орхих, өөрөөр хэлбэл хязгаарлагдмал биотип (сорт, үүлдэр, омог) ашиглахаас татгалзах шаардлагатай. 19-р зууны төгсгөлд моно соёлын сул талыг тодорхойлсон; тэд ойлгомжтой. Нэгдүгээрт, монокультурт таримал организмуудын хоорондын өрсөлдөөний харилцаа нэмэгддэг; Үүний зэрэгцээ моно соёл нь өрсөлдөгч организмд (хогийн ургамал) зөвхөн нэг талын нөлөө үзүүлдэг. Хоёрдугаарт, эрдэс тэжээлийн элементүүдийг сонгон зайлуулж, хөрсний доройтолд хүргэдэг. Эцэст нь монокультур нь эмгэг төрүүлэгч болон хортон шавьжид тэсвэртэй биш юм. Тиймээс 20-р зууны үед. Энэ нь үйлдвэрлэлийн онцгой өндөр эрчимтэй байсан. Мэдээжийн хэрэг, эрчимжсэн сортуудын (үүлдэр, омог) моно соёлыг ашиглах нь үйлдвэрлэлийн технологийн хөгжлийг хялбаршуулдаг. Тухайлбал, өндөр технологийн тусламжтайгаар тодорхой төрлийн пестицидэд тэсвэртэй, эдгээр сортуудыг тариалахад өндөр тунгаар хэрэглэх боломжтой ургамлын сортуудыг бий болгосон. Гэсэн хэдий ч, энэ тохиолдолд ийм ажлын систем нь хүн болон хүрээлэн буй орчны аюулгүй байдлын талаар асуулт гарч ирдэг. Үүнээс гадна эрт орой хэзээ нэгэн цагт энэ пестицидэд тэсвэртэй эмгэг төрүүлэгч (хортон шавьж) гарч ирэх болно.

Тиймээс монокультураас олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй (поликлональ) найрлагад, түүний дотор таримал организмын янз бүрийн биотипт системтэй шилжих шаардлагатай байна. Олон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн найрлагад хөгжлийн янз бүрийн хэмнэлтэй, физик-химийн хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийн динамик, өрсөлдөгчид, эмгэг төрүүлэгчид, хортон шавьжид өөр өөр хандлагатай организмууд багтах ёстой. Генетикийн хувьд гетероген системд янз бүрийн генотип бүхий хүмүүсийн нөхөн олговортой харилцан үйлчлэл үүсч, төрөл зүйлийн хоорондын өрсөлдөөний түвшинг бууруулж, бусад зүйлийн (хогийн ургамал) өрсөлдөгч организмд таримал организмын даралтыг автоматаар нэмэгдүүлдэг. Эмгэг төрүүлэгч ба хортон шавьжтай холбоотой ийм нэг төрлийн бус экосистем нь бие даасан биотипийн олон бүтэц, үйл ажиллагааны шинж чанаруудын харилцан үйлчлэлээр тодорхойлогддог хамтын бүлгийн дархлаагаар тодорхойлогддог.

5. Анагаах ухаанд зориулсан шинэ эм боловсруулах. Одоогийн байдлаар анагаах ухааны чиглэлээр идэвхтэй судалгаа хийгдэж байна: янз бүрийн төрлийн шинэ эмүүд бий болж байна - зорилтот болон хувь хүн.

Зорилтот эмүүд. Хорт хавдрын гол шалтгаан нь эсийн хяналтгүй хуваагдал, апоптозын тасалдал юм. Тэдгээрийг арилгах зорилготой эмийн үйлдэл нь эдгээр үйл явцад оролцдог молекулууд эсвэл эсийн бүтцэд чиглэгдэж болно. Функциональ геномикийн чиглэлээр хийсэн судалгаанууд нь хорт хавдрын өмнөх эсүүдэд тохиолддог молекулын өөрчлөлтийн талаархи мэдээллийг бидэнд аль хэдийн өгсөн. Хүлээн авсан өгөгдлүүд дээр үндэслэн эсийн анхны харагдах гажиг үүсэх эсвэл өвчний шинж тэмдэг илрэхээс өмнө онкологийн үйл явцын эхлэлийг илтгэдэг молекулын маркеруудыг тодорхойлох оношлогооны шинжилгээг бий болгох боломжтой.

Ихэнх хими эмчилгээний эмүүд нь эсийн хуваагдалд оролцдог уурагуудад чиглэгддэг. Харамсалтай нь энэ нь зөвхөн хорт хавдрын эсийг устгаад зогсохгүй биеийн хэвийн хуваагддаг эсүүд, тухайлбал гематопоэтик системийн эсүүд, үсний уутанцаруудыг устгадаг. Энэ сөрөг үр дагавраас урьдчилан сэргийлэхийн тулд зарим компаниуд химийн эмчилгээний бодисыг тунгаар хэрэглэхээс өмнө эрүүл эсийн эсийн мөчлөгийг зогсоодог эмийг боловсруулж эхэлсэн.

Бие даасан бэлтгэл. Шинжлэх ухааны хөгжлийн өнөөгийн шатанд эмийг хамгийн үр дүнтэй ашиглахын тулд өвчтөнүүдийн генетикийн ялгааг харгалзан үзэх хувь хүний ​​анагаах ухааны эрин үе эхэлж байна. Функциональ геномикийн өгөгдлийг ашиглан тодорхой өвчтөнүүдийг зарим эмийн сөрөг нөлөөнд өртөмтгий, бусад хүмүүст мэдрэмтгий болгодог генетикийн хувилбаруудыг тодорхойлох боломжтой. Өвчтөний геномын талаарх мэдлэгт суурилсан энэхүү бие даасан эмчилгээний аргыг фармакогеномик гэж нэрлэдэг.

Биологийн технологи (биотехнологи) нь бичил биетэн, вирус, ургамал, амьтны эс, эд эс, зохион байгуулалт, нарийн төвөгтэй янз бүрийн түвшний биологийн бодис, системүүдийн катализаторын чадавхийг ашиглахад үндэслэн хүний ​​үйл ажиллагааны янз бүрийн салбарт ашигтай бүтээгдэхүүнийг хяналттай үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. түүнчлэн эсийн гаднах бодис, эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд.

Биотехнологийн хөгжил, өөрчлөлт нь сүүлийн 25-30 жилийн хугацаанд биологид гарсан гүн гүнзгий өөрчлөлтүүдээс үүдэлтэй. Эдгээр үйл явдлууд нь молекул биологи, молекул генетикийн салбарын шинэ санаан дээр үндэслэсэн байв. Үүний зэрэгцээ биотехнологийн хөгжил, ололт амжилт нь зөвхөн биологийн шинжлэх ухаан төдийгүй бусад олон шинжлэх ухааны мэдлэгтэй нягт холбоотой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Биотехнологийн практик хүрээ өргөжиж байгаа нь нийгмийн нийгэм, эдийн засгийн хэрэгцээтэй холбоотой юм. 21-р зууны босгон дээр хүн төрөлхтний өмнө тулгамдаж буй тулгамдсан асуудал болох цэвэр ус, шим тэжээлийн (ялангуяа уураг) хомсдол, хүрээлэн буй орчны бохирдол, түүхий эд, эрчим хүчний нөөцийн хомсдол, шинэ, байгаль орчинд ээлтэй материал олж авах хэрэгцээ, шинэ оношлогоо, эмчилгээний хэрэгслийг уламжлалт аргаар шийдвэрлэх боломжгүй юм. Тиймээс хүний ​​амьдралыг хангах, амьдралын чанар, үргэлжлэх хугацааг сайжруулахын тулд цоо шинэ арга, технологийг эзэмших шаардлага улам бүр нэмэгдэж байна.

Шинжлэх ухаан, технологийн дэвшлийн хөгжил нь материаллаг ба эрчим хүчний нөөцийн хурдацтай нэмэгдэж байгаа нь харамсалтай нь биосферийн үйл явцын тэнцвэргүй байдалд хүргэдэг. Хотуудын ус, агаарын сав газар бохирдож, шим мандлын нөхөн үржихүйн үйл ажиллагаа буурч, техносферийн мухардмал бүтээгдэхүүн хуримтлагдаж байгаагаас шим мандлын дэлхийн эргэлтийн мөчлөг алдагдаж байна.

Хүн төрөлхтний орчин үеийн шинжлэх ухаан, технологийн дэвшлийн хурдацтай алхмыг Швейцарийн инженер, гүн ухаантан Эйхелберг дүрслэн дүрсэлсэн байдаг: “Хүн төрөлхтний насыг 600 мянган жил гэж үздэг. Хүн төрөлхтний хөдөлгөөнийг 60 км-ийн марафон хэлбэрээр төсөөлөөд үз дээ, тэр нь хаа нэгтээгээс эхлээд манай аль нэг хотын төв рүү, барианы шугам руу явж байгаа мэт... Ихэнх зай нь маш хэцүү замаар гүйдэг - Онгон ойгоор дамжин, бид энэ талаар юу ч мэдэхгүй, учир нь бид зөвхөн төгсгөлд нь 58-59 км гүйх үед анхдагч багаж хэрэгслийн хамт агуйн зургийг соёлын анхны шинж тэмдэг гэж үздэг. Сүүлийн километрт газар тариалангийн шинж тэмдэг илэрдэг.

Барианы шугамаас 200 м-ийн өмнө чулуун хавтангаар бүрсэн зам Ромын бэхлэлтийг дайран өнгөрдөг. 100 метрийн зайд гүйгчид дундад зууны үеийн хотын барилгуудаар хүрээлэгдсэн байдаг. Барианд ороход 50 метрийн зай үлдээд байгаа бөгөөд эрэгтэй хүн зогсож, гүйгчдийг ухаалаг, ойлголттой нүдээр харж зогсох нь энэ бол Леонардо да Винчи юм. Тэд дэнлүүний гэрэл, тосон чийдэнгийн гэрэлтүүлэг муутай үед 10 м үлдсэн байна. Гэвч сүүлийн 5 метрийн зайд шидэх үед гайхалтай гайхамшиг тохиолдох болно: гэрэл шөнийн замыг үерлэж, ноорхой амьтангүй тэрэгнүүд урсан өнгөрч, машинууд агаарт чимээ шуугиан дэгдээж, гайхсан гүйгч гэрэл зураг, телевизийн гэрэлтүүлгийн гэрэлд сохроно. камерууд...” гэх мэт. 1 м-ийн дотор хүний ​​суут ухаан шинжлэх ухаан, технологийн дэвшлийн салбарт гайхалтай үсрэлт хийдэг. Энэ зургийг үргэлжлүүлбэл, гүйгч барианы шугам руу ойртох тусам термоядролын нэгдэл дарагдаж, сансрын хөлөг хөөрч, удамшлын кодыг тайлж байна.

Биотехнологи бол шинжлэх ухаан, технологийн дэвшил, хүний ​​амьдралын чанарыг сайжруулах үндэс суурь юм

"Цагаан" биотехнологи нь химийн үйлдвэрээс өмнө үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүн болох спирт, витамин, амин хүчил гэх мэт (нөөцийг хамгаалах, байгаль орчныг хамгаалах шаардлагыг харгалзан) үйлдвэрлэхэд чиглэсэн үйлдвэрлэлийн биотехнологийг агуулдаг.

Ногоон биотехнологи нь хөдөө аж ахуйд хамааралтай салбарыг хамардаг. Эдгээр нь таримал ургамал, тэжээвэр амьтдын хортон шавьж, өвчин үүсгэгчтэй тэмцэх биотехнологийн арга, бэлдмэлийг бий болгох, био бордоо бий болгох, ургамлын бүтээмжийг нэмэгдүүлэх, түүний дотор генетикийн инженерчлэлийн аргыг ашиглахад чиглэсэн судалгаа, технологи юм.

Улаан (эмнэлгийн) биотехнологи нь орчин үеийн биотехнологийн хамгийн чухал салбар юм. Энэ нь эсийн болон генийн инженерчлэлийн технологи (ногоон вакцин, генийн оношлогоо, моноклональ эсрэгбие, эдийн инженерийн загвар, бүтээгдэхүүн гэх мэт) ашиглан биотехнологийн аргыг ашиглан оношлогоо, эм үйлдвэрлэх явдал юм.

Саарал биотехнологи нь байгаль орчныг хамгаалах технологи, эмийг боловсруулдаг; Эдгээр нь хөрсний нөхөн сэргээлт, бохир ус, хий-агаар ялгаруулалтыг цэвэрлэх, үйлдвэрлэлийн хог хаягдлыг зайлуулах, биологийн бодис, биологийн процессыг ашиглан хорт бодисыг задлах явдал юм.

Цэнхэр биотехнологи нь гол төлөв далайн нөөцийг үр ашигтай ашиглахад чиглэдэг. Юуны өмнө энэ нь далайн биотагийг ашиглан хүнс, техникийн, биологийн идэвхт, эмийн бодисыг олж авах явдал юм.

Орчин үеийн биотехнологи нь бүх хөгжингүй орнуудын үндэсний эдийн засгийн тэргүүлэх чиглэлүүдийн нэг юм. Борлуулалтын зах зээлд биотехнологийн бүтээгдэхүүний өрсөлдөх чадварыг нэмэгдүүлэх арга зам нь аж үйлдвэржсэн орнуудын биотехнологийг хөгжүүлэх ерөнхий стратегийн нэг гол арга зам юм. Өдөөгч хүчин зүйл бол биотехнологийн шинэ чиглэлийг эрчимтэй хөгжүүлэх засгийн газрын тусгай хөтөлбөрүүд юм.

Төрийн хөтөлбөрүүдэд хөрөнгө оруулагчдад үнэ төлбөргүй зээл олгох, урт хугацаатай зээл олгох, татвараас чөлөөлөх талаар тусгасан. Суурь болон зорилтот судалгаа улам их зардалтай болж байгаа тул олон улс орон томоохон судалгааг үндэсний хил хязгаараас давахыг эрмэлзэж байна.

Мэдэгдэж байгаагаар R&D төслүүдийн амжилтанд хүрэх магадлал ерөнхийдөө 12-20% -иас хэтрэхгүй, төслийн 60 орчим хувь нь техникийн гүйцэтгэлийн шатандаа, 30% нь арилжааны хөгжилд хүрч, зөвхөн 12% нь ашигтай байдаг.

АНУ, Япон, ЕХ, ОХУ-д биологийн технологийн судалгаа, арилжааны хөгжлийн онцлог

Шинжлэх ухаан, эдийн засгийн энэ салбарт АНУ-д 20 тэрбум гаруй доллар зарцуулдаг. АНУ жил бүр. АНУ-ын биотехнологийн салбарын орлого 8 тэрбум доллараас нэмэгджээ. 1992 онд 39 тэрбум доллар. 2003 онд

Энэ салбар төрийн анхааралд байдаг. Тиймээс хамгийн сүүлийн үеийн биотехнологи үүсч, удамшлын материалыг ашиглахтай холбоотой чиглэлүүд гарч ирэх үед 70-аад оны дундуур. Өнгөрсөн зуунд АНУ-ын Конгресс генетикийн судалгааны аюулгүй байдалд ихээхэн анхаарал хандуулсан. Зөвхөн 1977 онд 25 удаа ээлжит бус сонсгол хийж, 16 хуулийн төсөл баталсан.

90-ээд оны эхээр. Шинэ бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд биотехнологийн практик хэрэглээг дэмжих арга хэмжээг боловсруулахад гол анхаарлаа хандуулав. АНУ-д биотехнологийн хөгжил нь эрчим хүч, түүхий эд, хүнс, байгаль орчны зэрэг олон гол асуудлыг шийдвэрлэхтэй холбоотой юм.

Практик хэрэгжихэд ойрхон байгаа эсвэл үйлдвэрлэлийн хөгжлийн шатанд байгаа биотехнологийн чиглэлүүдийн дунд дараахь зүйлийг дурдаж болно.
- нарны энергийн био хувиргалт;
- газрын тосны гарцыг нэмэгдүүлэх, өнгөт болон ховор металлыг уусгах зорилгоор бичил биетнийг ашиглах;
- Үнэтэй органик бус катализаторыг орлож, нийлэгжилтийн нөхцөлийг өөрчилж, үндсэндээ шинэ нэгдлүүдийг гаргаж авах омог зохион бүтээх;
- үр тарианы генотипийг өөрчлөх, эрс тэс нөхцөлд боловсорч гүйцэхэд дасан зохицох (хагалах, услах, бордоо хэрэглэхгүйгээр) бактерийн ургамлын өсөлтийг өдөөгч бодис хэрэглэх;
- зорилтот бүтээгдэхүүн (амин хүчил, фермент, витамин, антибиотик, хүнсний нэмэлт, фармакологийн эм) -ийг үр дүнтэй үйлдвэрлэхэд чиглэсэн биосинтез;
- эсийн болон генийн инженерчлэлийн аргад суурилсан оношилгоо, эмчилгээний шинэ эмүүдийг олж авах.

АНУ-ын удирдагчийн үүрэг нь суурь болон хэрэглээний судалгаанд төр, хувийн хэвшлийн хөрөнгө их хэмжээгээр хуваарилдагтай холбоотой юм. Биотехнологийн санхүүжилтийн гол үүргийг Үндэсний Шинжлэх Ухааны Сан (NSF), Эрүүл мэнд, хүний ​​​​үйлчилгээ, Хөдөө аж ахуй, Эрчим хүч, Химийн болон хүнсний боловсруулалтын газар, Батлан ​​​​хамгаалах, Үндэсний Аэронавтик, Сансрын Удирдлагын Газар (НАСА), Дотоод Хэргийн газар гүйцэтгэдэг. Хуваарилалт нь хөтөлбөрийн зорилтот үндсэн дээр хуваарилагддаг, i.e. Судалгааны төслүүдэд татаас олгож, гэрээ байгуулдаг.

Үүний зэрэгцээ томоохон аж үйлдвэрийн компаниуд их дээд сургууль, судалгааны төвүүдтэй бизнесийн харилцаа холбоо тогтоож байна. Энэ нь суурь судалгаанаас эхлээд бүтээгдэхүүнийг цувралаар үйлдвэрлэх, зах зээлд хүргэх хүртэл нэг эсвэл өөр чиглэлээр цогцолборыг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг. Энэхүү "оролцооны систем" нь зохих шинжээчдийн зөвлөл бүхий төрөлжсөн сангуудыг бүрдүүлэх, хамгийн чадварлаг боловсон хүчнийг татах боломжийг олгодог.

Арилжааны нөлөө ихтэй төслүүдийг сонгохдоо "хязгаарлалтын шинжилгээ" гэж нэрлэгддэг аргыг ашиглах нь давуу талтай болсон. Энэ нь төслийг хэрэгжүүлэх хугацааг (дунджаар 7-10 жилээс 2-4 жил хүртэл) мэдэгдэхүйц бууруулж, амжилтанд хүрэх магадлалыг 80% хүртэл нэмэгдүүлэх боломжийг олгоно. "Тодорхой хязгаарлалт" гэсэн ойлголт нь бүтээгдэхүүнийг амжилттай борлуулах, ашиг олох боломж, жилийн үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэх, бүтээгдэхүүний өрсөлдөх чадвар, борлуулалтын үүднээс авч үзвэл болзошгүй эрсдэл, шинэ ололт амжилтыг харгалзан үйлдвэрлэлийн бүтцийн өөрчлөлт хийх боломж гэх мэт орно.

Жилд АНУ-ын засгийн газрын генийн инженерчлэл, биотехнологийн судалгаанд зарцуулдаг нийт зардал нь хэдэн тэрбум долларт хүрдэг. Хувийн компаниудын хөрөнгө оруулалт эдгээр тооноос хамаагүй давж байна. Зөвхөн оношлогоо, хорт хавдрын эсрэг эм үйлдвэрлэхэд зориулж жил бүр хэдэн тэрбум доллар хуваарилдаг. Эдгээр нь үндсэндээ дараах чиглэлүүд юм: ДНХ-ийн дахин нэгтгэх арга, эрлийз үйлдвэрлэх, моноклональ эсрэгбие үйлдвэрлэх, ашиглах, эд, эсийн өсгөвөр.

АНУ-д өмнө нь биотехнологитой холбоогүй компаниуд одоо байгаа компаниудын хувьцааг худалдан авч, биотехнологийн чиглэлээр өөрсдийн үйлдвэрүүдийг байгуулж эхлэх нь түгээмэл болсон (Хүснэгт 1.1). Жишээлбэл, энэ нь Philips Petrolium, Monsanto, Dow Chemical зэрэг химийн аварга компаниудын туршлага юм. Одоогоор 250 орчим химийн компани биотехнологийг сонирхож байна. Ийнхүү АНУ-ын химийн аж үйлдвэрийн аварга “Де Понт” компанид 85-150 мянган долларын үнэтэй хэд хэдэн биотехнологийн цогцолбор бий. 700-1000 хүний ​​бүрэлдэхүүнтэй.

Монсантогийн бүтцэд ижил төстэй цогцолборууд бий болсон бөгөөд одоогоор төсвийн 75 хүртэлх хувийг (750 сая доллар) биотехнологийн салбарт хуваарилж байна. Эдгээр компаниудын гол анхаарал нь генетикийн аргаар боловсруулсан өсөлтийн даавар, түүнчлэн мал эмнэлэг, эм зүйд зориулагдсан генетикийн инженерчлэлийн хэд хэдэн эм үйлдвэрлэх явдал юм. Үүнээс гадна пүүсүүд их сургуулийн судалгааны төвүүдтэй хамтран R&D хийх гэрээ байгуулдаг.

Хүснэгт 1.1. Эмнэлгийн биотехнологийн эм үйлдвэрлэдэг АНУ-ын томоохон концерн ба эмийн компаниуд

Жишээлбэл, 80-аад онд. Женерал Электрик нь жижиг фирмүүдийн тусламжтайгаар зөвхөн 1981 онд биологийн идэвхт нэгдлүүдийн үйлдвэрлэлийг эзэмшиж эхэлсэн бөгөөд биотехнологийн эрсдэлийн хуваарилалт нь 3 сая доллар байв. Жижиг фирмийн эрсдэл даах нь томоохон компаниуд болон корпорациудад эдийн засгийн хувьд ашигтай, арилжааны хэтийн төлөвтэй инновацийг сонгох механизмаар хангадаг.

Н.А. Войнов, Т.Г. Волова

Биотехнологи нь үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүн олж авах, зорилтот өөрчлөлтийг хийх зорилгоор биологийн бодис эсвэл тэдгээрийн системийг үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглах явдал юм.

Энэ тохиолдолд биологийн бодисууд нь бичил биетэн, ургамал эсвэл амьтны эс, эсийн бүрэлдэхүүн хэсэг (эсийн мембран, рибосом, митохондри, хлоропласт), түүнчлэн биологийн макромолекулууд (ДНХ, РНХ, уураг - ихэвчлэн ферментүүд) юм. Биотехнологи нь вирусын ДНХ эсвэл РНХ-г ашиглан гадны генийг эсэд шилжүүлэхэд ашигладаг.

Хүн олон мянган жилийн турш биотехнологийг ашиглаж ирсэн: хүмүүс талх жигнэж, шар айраг исгэж, янз бүрийн бичил биетүүдийг ашиглан бяслаг хийж, тэдний оршин тогтнохыг ч мэдэлгүй байсан. Уг нь энэ нэр томьёо нь манай хэлэнд гарч ирээд удаагүй байгаа бөгөөд үүний оронд "үйлдвэрлэлийн микробиологи", "техникийн биохими" гэх мэт үгсийг ашигласан.

Магадгүй хамгийн эртний биотехнологийн процесс бол бичил биетнийг ашиглан исгэх явдал байв. Үүнийг 1981 онд Вавилонд малтлага хийх үеэр олж илрүүлсэн шар айраг хийх үйл явцын тайлбар нь ойролцоогоор МЭӨ 6-р мянганы үед хамаарах таблет дээр нотлогддог. д.

МЭӨ 3-р мянганы үед. д. Шумерчууд хорин хэдэн төрлийн шар айраг үйлдвэрлэдэг байв. Дарс үйлдвэрлэх, талх нарийн боов хийх, сүүн хүчлийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх зэрэг эртний биотехнологийн процессууд юм. Уламжлалт, сонгодог утгаараа биотехнологи нь байгалийн биологийн объект, процессыг ашиглан төрөл бүрийн бодис, бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх арга, технологийн шинжлэх ухаан юм.

"Шинэ" биотехнологи гэсэн нэр томъёо нь "хуучин" биотехнологиос ялгаатай нь генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан био процессыг уламжлалт биопроцессын хэлбэрээс ялгахад хэрэглэгддэг. Тиймээс исгэх явцад согтууруулах ундааны ердийн үйлдвэрлэл нь "хуучин" биотехнологи боловч архины гарцыг нэмэгдүүлэхийн тулд генийн инженерийн аргаар сайжруулсан мөөгөнцрийн хэрэглээ нь "шинэ" биотехнологи юм.

Биотехнологи нь шинжлэх ухааны хувьд орчин үеийн биологийн хамгийн чухал хэсэг бөгөөд физикийн нэгэн адил 20-р зууны төгсгөлд бий болсон. дэлхийн шинжлэх ухаан, эдийн засгийн тэргүүлэх чиглэлүүдийн нэг.

Дэлхийн шинжлэх ухаанд биотехнологийн судалгаа 80-аад онд эрчимтэй өрнөж байсан ч биотехнологи оршин тогтноход ийм богино хугацаа байсан ч эрдэмтэд төдийгүй олон нийтийн анхаарлыг татсаар ирсэн. Урьдчилсан тооцоогоор 21-р зууны эхэн үед биотехнологийн бүтээгдэхүүн дэлхийн нийт үйлдвэрлэлийн дөрөвний нэгийг эзлэх болно.

Илүү орчин үеийн биотехнологийн процессуудын хувьд эдгээр нь рекомбинант ДНХ-ийн аргууд, түүнчлэн хөдөлгөөнгүй фермент, эс эсвэл эсийн органеллуудыг ашиглахад суурилдаг.

Орчин үеийн биотехнологи нь генийн инженерчлэлийн шинжлэх ухаан, генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн биологийн объектуудыг бий болгох, ашиглах, үйлдвэрлэлийг сайжруулах эсвэл янз бүрийн зорилгоор шинэ төрлийн бүтээгдэхүүн авах эсийн аргууд юм.

Биотехнологийн үндсэн чиглэлүүд

Уламжлал ёсоор биотехнологийн дараах үндсэн чиглэлүүдийг ялгаж салгаж болно.

Хүнсний биотехнологи;
- хөдөө аж ахуйн бэлдмэлийн биотехнологи;
- үйлдвэрлэлийн болон ахуйн хэрэглээний эм, бүтээгдэхүүний биотехнологи;
- эмийн биотехнологи;
- оношилгооны хэрэгсэл, урвалжийн биотехнологи.

Биотехнологид мөн металлыг уусган баяжуулах, хүрээлэн буй орчныг бохирдлоос хамгаалах, хорт хаягдлыг задлах, газрын тосны олборлолтыг нэмэгдүүлэх зэрэг орно.

Биотүлшний чиглэлийг хөгжүүлэх

Дэлхийн ургамлын бүрхэвч нь 1800 гаруй тэрбум тонн хуурай бодис агуулдаг бөгөөд энэ нь ашигт малтмалын мэдэгдэж буй эрчим хүчний нөөцтэй эрчим хүчний хувьд тэнцүү юм. Хуурай газрын биомассын 68 орчим хувийг ой мод, 16 орчим хувийг өвсний экосистем, ердөө 8 хувийг тариалангийн талбай эзэлдэг. Хуурай бодисын хувьд үүнийг эрчим хүч болгон хувиргах хамгийн энгийн арга бол шаталт юм - энэ нь дулааныг өгдөг бөгөөд энэ нь эргээд механик эсвэл цахилгаан энерги болж хувирдаг.

Түүхий эд материалын хувьд энэ тохиолдолд биомассыг эрчим хүч болгон хувиргах хамгийн эртний бөгөөд үр дүнтэй арга бол био хий (метан) үйлдвэрлэх явдал юм. Метан "исгэх" буюу биометаногенез нь биомассыг эрчим хүч болгон хувиргах удаан хугацааны туршид мэдэгддэг процесс юм. Энэ нь 1776 онд нээгдсэн. Вольта намгийн хийнд метан байгааг тогтоосон.

Хүнсний үйлдвэр, хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэлийн хог хаягдал нь нүүрстөрөгчийн өндөр агууламжтай байдаг (манжин нэрэх тохиолдолд 1 литр хаягдал нь 50 г хүртэл нүүрстөрөгчийг эзэлдэг) тул метаныг "исгэх" үйл ажиллагаанд хамгийн тохиромжтой байдаг. тэдгээрийн заримыг энэ процесст хамгийн таатай температурт олж авдаг.

НҮБ-ын Хөгжиж буй орнуудын Шинжлэх ухаан, технологийн бага хурал (1979) болон Ази, Номхон далайн эдийн засаг, нийгмийн комиссын шинжээчид био хий ашиглах хөдөө аж ахуйн хөтөлбөрүүдийн ач тусыг онцлон тэмдэглэв.

Дэлхий дээрх 95 сая үхрийн 38%, чихрийн нишингийн үлдэгдэл 72%, банана, кофе, цитрусын хог хаягдлын 95% нь Африк, Латин Америк, Ази, Ойрхи Дорнодын орнуудаас бүрддэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Эдгээр бүс нутагт метаныг "исгэх" асар их хэмжээний түүхий эд төвлөрч байгаа нь гайхах зүйл биш юм.

Үүний үр дагавар нь хөдөө аж ахуйн баримжаатай эдийн засагтай зарим улс орнууд биоэнерги рүү чиглэх болсон. Хог хаягдлыг метан исгэх замаар био хий үйлдвэрлэх нь хөгжиж буй орнуудын ихэнх хөдөө орон нутагт эрчим хүчний асуудлыг шийдвэрлэх боломжит арга замуудын нэг юм.

Биотехнологи нь нэлээн хямд биосинтетик этанол үйлдвэрлэх замаар эрчим хүчний асуудлыг шийдвэрлэхэд томоохон хувь нэмэр оруулах боломжтой бөгөөд энэ нь хүнсний болон тэжээлийн уураг, түүнчлэн уураг-липидийн тэжээл үйлдвэрлэхэд микробиологийн үйлдвэрлэлийн чухал түүхий эд болдог. бэлтгэл ажил.

Биотехнологийн дэвшил

Биотехнологи нь эрүүл мэнд, хөдөө аж ахуй, хүнс, химийн үйлдвэрүүдэд олон төрлийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг. Түүнээс гадна биотехнологийн аргыг ашиглахгүйгээр тэдгээрийн ихэнхийг олж авах боломжгүй байх нь чухал юм. Байгаль орчны бохирдлыг бууруулах, эрчим хүч үйлдвэрлэх зорилгоор бичил биетэн, эсийн өсгөвөр ашиглах оролдлоготой холбоотой ихээхэн итгэл найдвар бий.

Молекул биологийн хувьд биотехнологийн аргыг ашиглах нь геномын бүтцийг тодорхойлох, генийн илэрхийлэлийн механизмыг ойлгох, тэдгээрийн үйл ажиллагааг судлахын тулд эсийн мембраныг загварчлах гэх мэт боломжийг олгодог.

Генийн болон эсийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан шаардлагатай генийг бүтээх нь амьтан, ургамал, бичил биетний удамшил, амин чухал үйл ажиллагааг хянах, байгальд урьд өмнө ажиглагдаагүй хүмүүст ашигтай шинэ шинж чанартай организмуудыг бий болгох боломжийг олгодог.

Микробиологийн салбар одоогоор янз бүрийн бичил биетний олон мянган омгийг ашиглаж байна. Ихэнх тохиолдолд тэдгээр нь өдөөгдсөн мутагенез болон дараагийн сонголтоор сайжирдаг. Энэ нь янз бүрийн бодисыг их хэмжээгээр нэгтгэх боломжийг олгодог. Зарим уураг болон хоёрдогч метаболитыг зөвхөн эукариот эсийг өсгөвөрлөж байж гаргаж авдаг. Ургамлын эсүүд нь атропин, никотин, алкалоид, сапонин гэх мэт олон тооны нэгдлүүдийн эх үүсвэр болж чаддаг.

Биохими, микробиологи, цитологийн хувьд бичил биетэн, ургамал, амьтны фермент болон бүхэл эсийг хоёуланг нь хөдөлгөөнгүй болгох аргууд нь эргэлзээгүй сонирхол татдаг. Малын анагаах ухаанд эс болон үр хөврөлийн өсгөвөрлөх, in vitro oogenesis, зохиомол хээлтүүлэг зэрэг биотехнологийн аргуудыг өргөн ашигладаг.

Энэ бүхэн биотехнологи нь зөвхөн хүнсний шинэ бүтээгдэхүүн, эм бэлдмэл төдийгүй эрчим хүч, шинэ химийн бодис, хүссэн шинж чанартай организмын эх үүсвэр болно гэдгийг харуулж байна.

Видео: Биотехнологи ба шинэ эмчилгээний хэрэгслийн үүсэл.